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21．

圖為“雙聚焦分析器”質譜儀的結構示意圖，其中，加速電場的電壓為U，靜電分析器中與圓心01等距離的各點場強大小相等、方向沿徑向，磁分析器中以02為圓心、圓心角為90o的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右端面平行。由離子源發(fā)出的一質量為m、電荷量為g的正離子(初速度為零，重力不計)經加速電場加速后，從M點垂直于電場方向進入靜電分析器，沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運動，從N點射出，接著由P點垂直磁分析器的左邊界射入，最后垂直于下邊界從Q點射出并進入收集器。已知Q點與圓心02的距離為d。求：

(1)磁分析器中磁場的磁感應強度B的大小和方向；

(2)靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大��；

(3)現(xiàn)將離子換成質量為0．9m、電荷量仍為g的另一種正離子，其它條件不變。試直接指出該離子進入磁分析器時的位置，它射出磁場的位置在Q點的左側還是右側?

（1）    由左手定則得，磁場方向垂直于紙面向外      

（2）

（3）該離子射出磁場的位置在Q點的左側    


解析:

（1）離子在加速電場中加速，設進入靜電分析器的速度為v，根據動能定理

        ①    （3分）

離子射出靜電分析器的速度仍為v，在磁分析器中，離子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，設軌道半徑為r，根據牛頓定律

         ②    （2分）

依題意知            ③    （2分）

由①、②、③式解得

           ④    （2分）

由左手定則得，磁場方向垂直于紙面向外       （2分）

   （2）在靜電分析器中，離子在電場力作用下做勻速圓周運動，根據牛頓定律

          ⑤    （2分）

由①、⑤式解得

              ⑥    （2分）

   （3）該離子仍由P點垂直于磁場左邊界進入磁分析器    （2分）

該離子射出磁場的位置在Q點的左側              （2分）

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?南充二模）圖為“雙聚焦分析器”質譜儀的結構示意圖，其中，加速電場的電壓為U，靜電分析器中與圓心O1等距離的各點場強大小相等、方向沿徑向，磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右端面平行．由離子源發(fā)出的一質量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計）經加速電場加速后，從M點垂直于電場方向進入靜電分析器，沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運動，從N點射出，接著由P點垂直磁分析器的左邊界射入，最后垂直于下邊界從Q點射出并進入收集器．已知Q點與圓心O2的距離為么求：
（1）磁分析器中磁場的磁感應強度B的大小和方向；
（2）靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大�。�
（3）現(xiàn)將離子換成質量為0.9m、電荷量仍為q的另一種正離子，其它條件不變．試直接指出該離子進入磁分析器時的位置，它射出磁場的位置在Q點的左側還是右側？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?萬州區(qū)模擬）圖為“雙聚焦分析器”質譜儀的結構示意圖，其中，加速電場的電壓為U，靜電分析器中與圓心O1等距離的各點場強大小相等、方向沿徑向，磁分析器中與O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，其左邊界與靜電分析器的右端面平行．由離子源發(fā)出的正離子（初速度為0，重力不計）經加速電場加速后，從M點垂直于電場方向進入靜電分析器，沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運動，從N點射出，接著由P點垂直磁分析器的左邊界射入，最后垂直于下邊界從Q點射出并進入收集器．已知Q點與圓心O2的距離為d．求：
（1）離子的比荷q/m．
（2）靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小．
（3）現(xiàn)將離子換成質量不同的另一種正離子，其它條件不變．該離子進入磁分析器后，它射出磁場的位置在Q點的左側，離子的質量與原來相比是增大還是減小？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網有一種“雙聚焦分析器”質譜儀，工作原理如圖所示．加速電場的電壓為U，靜電分析器中有輻向會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1；磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面向外的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個質量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器．而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器．測量出Q點與圓心O2的距離為d，位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為
d2
．（題中的U、m、q、R、d都為已知量）
（1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大��；
（2）求磁分析器中磁感應強度B的大��；
（3）現(xiàn)將離子換成質量為4m，電荷量仍為q的另一種正離子，其它條件不變．磁分析器空間足夠大，離子不會從圓弧邊界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移動，要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器，求收集器水平移動的距離．

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科目：高中物理 來源：2013屆浙江省一級重點中學（六校）高三第一次聯(lián)考物理試卷（帶解析） 題型：計算題

（20分）有一種“雙聚焦分析器”質譜儀，工作原理如圖所示。加速電場的電壓為U，靜電分析器中有會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1，磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面向外的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個品質為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器。測量出Q點與圓心O2的距離為d，位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2。（題中的U、m、q、R、d都為已知量）

（1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小；
（2）求磁分析器中磁感應強度B的大��；
（3）現(xiàn)將離子換成品質為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子，其它條件不變。磁分析器空間足夠大，離子不會從圓弧邊界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移動，要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器，求收集器水平移動的距離。

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