質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造如圖所示。設(shè)離子源S產(chǎn)生離子，離子產(chǎn)生出來時(shí)速度很小，可以看作速度為零。產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓為U的電場加速后（圖中未畫出），進(jìn)入一平行板電容器C中，電場E和磁場B1相互垂直，具有某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而具有其他速度的離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最后離子再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場，沿著半圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)記錄它的照相底片上的P點(diǎn)，根據(jù)以上材料回答下列問題：

（1）證明能穿過平行板電容器C的離子具有的速度為v=E/B1
（2）若測到P點(diǎn)到入口S1的距離為x，證明離子的質(zhì)量m=qB22x2/8U
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試題分析：（1）當(dāng)帶電粒子所受的電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，它才能穿過平行板電容器。由平衡條件有qE=qvB1 …（2分） 所以  v=E/B1  ①……（2分）
（2）帶電粒子在加速電場中由動(dòng)能定理有 qU=mv2/2   ②      （2分）

進(jìn)入平行板電容器C中速度不變。進(jìn)入B2的勻強(qiáng)磁場時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，所以有 qvB2=mv2/（x/2）=2mv2/x   ③     （2分）
由②③得     m=qB22x2/8U   （2分）
點(diǎn)評(píng)：質(zhì)譜儀是電場和磁場知識(shí)在科技中的應(yīng)用．利用質(zhì)譜儀可以測定帶電粒子的質(zhì)量、比荷、分析同位素．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖．半徑為R的兩個(gè)中空D形盒，處于垂直于盒面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．兩D形盒左端狹縫處放置一場強(qiáng)恒定的加速電場．帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，接著又從P0處進(jìn)入A、C板間，如此反復(fù)，最后從D形盒右側(cè)的邊緣飛出．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速______次．若被加速的帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則粒子的最大速度vm=______．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場（環(huán)形區(qū)域的寬度非常�。Ｙ|(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零。粒子在電場中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2nqU
B．粒子在繞行的整個(gè)過程中，每一圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變
C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減
D．粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

回旋加速器是利用帶電粒子在電場中的加速和帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的這一特性，多次對(duì)帶點(diǎn)粒子加速。用同一回旋加速器分別對(duì)氘核和氦核加速后，則 （   ）
A．氘核獲得的動(dòng)能大
B．氦核的速度大
C．在磁場中兩核的運(yùn)行時(shí)間相同
D．加速氦核時(shí)交流電的周期大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

物理理論成果總要推動(dòng)社會(huì)實(shí)踐科學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展，下列實(shí)踐成果中屬于應(yīng)用了帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)原理的是：（       ）
A．回旋加速器B．避雷針C．電視顯像管D．驗(yàn)電器

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示,離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,離子產(chǎn)生出來的速度很小,要以看做速度為0,產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓U加速后,進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的一勻強(qiáng)磁場,沿著半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn),測得P點(diǎn)到入口處S1的距離為L,則 N極板為________極板,此離子荷質(zhì)比=_____________.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連�，F(xiàn)分別加速氘核（H）和氦核（He）。下列說法中正確的是
A．它們的最大速度相同
B．它們的最大動(dòng)能相同
C．它們?cè)?I>D形盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周期相同
D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進(jìn)入電勢(shì)差為U的電場中加速后垂直進(jìn)入磁場強(qiáng)度為B的磁場中，不計(jì)粒子從離子源射出時(shí)的速度，求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小？
（2）帶電粒子進(jìn)入磁場的偏轉(zhuǎn)半徑？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xoy平面內(nèi)的y軸左側(cè)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，y軸右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，y軸為勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的理想邊界。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力）從x軸上的N點(diǎn)（-L，0）以v0沿x軸正方向射出。已知粒子經(jīng)y軸的M點(diǎn)（0，-L/2）進(jìn)入磁場，若勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為.求：

（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大��；
（2）若粒子離開電場后，y軸左側(cè)的電場立即撤去，通過計(jì)算判斷粒子離開磁場后到達(dá)x軸的位置是在N點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)？
（3）若粒子離開電場后，y軸左側(cè)的電場立即撤去。要使粒子能回到N點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)改為多少？

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