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> 21.(19分)图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为9-高三物理
21.(19分)图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为9-高三物理
题目简介
21.(19分)图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为9-高三物理
题目详情
21.(19分)
图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心0
1
等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以0
2
为圆心、圆心角为90
o
的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右端面平行。由离子源发出的一质量为m、电荷量为g的正离子(初速度为零,重力不计)经加速电场加速后,从M点垂直于电场方向进入静电分析器,沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,从N点射出,接着由P点垂直磁分析器的左边界射入,最后垂直于下边界从Q点射出并进入收集器。已知Q点与圆心0
2
的距离为
d
。求:
(1)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(3)现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为g的另一种正离子,其它条件不变。试直接指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧?
题型:计算题
难度:中档
来源:不详
答案
(1)
由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外
(2)
(3)该离子射出磁场的位置在Q点的左侧
(1)离子在加速电场中加速,设进入静电分析器的速度为v,根据动能定理
① (3分)
离子射出静电分析器的速度仍为v,在磁分析器中,离子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,设轨道半径为r,根据牛顿定律
② (2分)
依题意知
③ (2分)
由①、②、③式解得
④ (2分)
由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外 (2分)
(2)在静电分析器中,离子在电场力作用下做匀速圆周运动,根据牛顿定律
⑤ (2分)
由①、⑤式解得
⑥ (2分)
(3)该离子仍由P点垂直于磁场左边界进入磁分析器 (2分)
该离子射出磁场的位置在Q点的左侧 (2分)
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(1)圆形匀强磁场区域的最小面
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如图所示,一束电子(电量为e)以速
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(1)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(3)现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为g的另一种正离子,其它条件不变。试直接指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧?
答案
(2)
(3)该离子射出磁场的位置在Q点的左侧
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