（8分）質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示．離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)(加速電場(chǎng)極板間的距離為d、電勢(shì)差為U)加速，然后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后到達(dá)記錄它的照相底片P上．設(shè)離子在P上的位置與入口處S1之間的距離為x。

(1)求該離子的荷質(zhì)比．
(2)若離子源產(chǎn)生的是帶電量為q、質(zhì)量為m1和m2的同位素離子(m1>m2)，它們分別到達(dá)照相底片上的P1、P2位置(圖中末畫出)，求P1、P2間的距離△x。
（1）   (2)

試題分析：(1)離子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得①
離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：②
由①②式可得：④
(2)由①②式可得粒子m1在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑是r1，則：⑤
對(duì)離子m2，同理得⑥
∴照相底片上P1、P2間的距離：⑦
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在虛線所包圍的圓形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直于圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)邊緣的A點(diǎn)沿半徑方向射入一束速率不同的質(zhì)子，這些粒子在磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列結(jié)論中正確的是（　　）
A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡越長(zhǎng)
B．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)的速率越小
C．在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)越小的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短
D．所有質(zhì)子在磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相等

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖，區(qū)域Ⅰ內(nèi)有與水平方向成45°角的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，區(qū)域?qū)挾葹閐1，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有正交的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E2，區(qū)域?qū)挾葹閐2，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電場(chǎng)方向豎直向下．一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點(diǎn)，由靜止釋放后水平向右做直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點(diǎn)穿出，其速度方向改變了60°，重力加速度為g，求：
（1）區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1、E2的大小？
（2）區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．
（3）微粒從P運(yùn)動(dòng)到Q的時(shí)間有多長(zhǎng)？

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科目：高中物理 來(lái)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(chǎng)中．兩D形盒左端狹縫處放置一場(chǎng)強(qiáng)恒定的加速電場(chǎng)．帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(lái)源：不詳 題型：單選題

關(guān)于回旋粒子加速器，下列說(shuō)法正確的是（　　）
①加速器中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以使帶電粒子加速
②加速器的半徑越大粒子從加速器射出時(shí)能量越大
⑨加速電場(chǎng)的電壓越大粒子從加速器射出時(shí)能量越大
④加速器中的磁感強(qiáng)度越大粒子從加速器射出時(shí)能量越大．
A．①②B．①③C．②③D．②④

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示為質(zhì)譜儀測(cè)定帶電粒子質(zhì)量的裝置的示意圖。速度選擇器（也稱濾速器）中場(chǎng)強(qiáng)E的方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的方向垂直紙面向里，分離器中磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向垂直紙面向外。在S處有甲、乙、丙、丁四個(gè)一價(jià)正離子垂直于E和B1入射到速度選擇器中，若m甲=m乙<m丙=m丁，v甲<v乙=v丙<v丁，在不計(jì)重力的情況下，則分別打在P1、P2、P3、P4四點(diǎn)的離子分別是（   ）
A．甲、乙、丙、丁B．甲、丁、乙、丙
C．丙、丁、乙、甲D．甲、乙、丁、丙

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連．帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列判斷正確的是(    ) 
A．從Ek-t圖可知，要想粒子獲得的最大動(dòng)能越大，則要求D形盒的面積也越大
B．在Ek-t圖中應(yīng)有t4-t3=t3-t2=t2-t1
C．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1
D．從Ek-t圖可知，粒子加速次數(shù)越多，粒子的最大動(dòng)能一定越大

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科目：高中物理 來(lái)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(chǎng)（環(huán)形區(qū)域的寬度非常�。�。質(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(lái)電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過(guò)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(chǎng)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(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場(chǎng)中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說(shuō)法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)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(guò)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(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(shuō)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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