- 质谱仪
- 共880题
(2015秋•天河区期末)如图所示是质谱仪工作原理的示意图.重力均可忽略的带电粒子a、b经电压U加速(在A点的初速度为零)后,进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处.图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则( )
正确答案
解析
解:ABD、设粒子经电场加速后的速度大小为v,磁场中圆周运动的半径为r,电荷量和质量分别为q、m,打在感光板上的距离为S.
根据动能定理,得
qU=mv2
解得:v=
由qvB=m
解得:r==
则S=2r=
得到:=
由图,Sa<Sb,U、B相同,则>
,故AB错误,D正确;
C、根据粒子做匀速圆周运动,周期公式T=,可知,它们的周期相同,
由于运动的时间是周期的一半,因此磁场中a运动的时间一定等于b运动的时间,故C错误;
故选:D.
如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子以一定的速度进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据带电粒子在磁场中的偏转方向,根据左手定则知,该粒子带正电,则在速度选择器中电场力水平向右,则洛伦兹力水平向左,根据左手定则知,磁场方向垂直纸面向外.故A错误.
B、在速度选择器中,电场力和洛伦兹力平衡,有:qE=qvB,解得v=.故B错误.
C、进入偏转电场后,有:qvB0=m,解得r=
=
,知r越小,比荷越大.故C正确,D错误.
故选:C.
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高额交流电两极相连接的两个D形金属盒,在盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场,使带电粒子在通过狭缝时都能被加速,两D型金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子在磁场中偏转,洛伦兹力不做功,在电场中加速,电场力做正功,知离子在电场中获得能量,在磁场中能量不变.故A错误;
B、被加速离子由加速器的中心附近进入加速器,而从边缘离开加速器.故B错误,C正确;
D、根据qvB=m得,v=
,则粒子的最大动能Ekm=
mv2=
,与加速的场强无关.故D错误.
故选:C
不计重力的负粒子能够在正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过.设产生匀强电场的两极板间电压为U,距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,粒子带电荷量为q,进入速度为v,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子能够直线穿过,则有q=qvB,即v=
,若U、B增大的倍数不同,粒子不能沿直线穿过.若同时减小d和增大v,其他条件不变,则粒子可能沿直线穿过.A错误,B正确;
C、粒子向下偏,电场力做负功,又W洛=0,所以△Ek<0,故C、D错误.
故选B.
如图所示,质谱仪粒子源S产生的不同带电粒子经电场加速后进入速度选择器,再从小孔O垂直进入匀强磁场,沿不同的轨迹到达照相底片上.粒子的重力不计,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子在速度选择器中做匀速直线运动,有qE=qvB,解得v=.而粒子源S产生的不同带电粒子经电场加速后进入速度选择器,根据动能定理可知,
,它们经过速度选择器时,速率不会相同,则不可能都能到达照相底片,故A错误;
B、进入偏转电场后,有qvB0=m,解得r=
=
,知r越小,比荷越大,并不能确定粒子的速度大小.故B错误,D正确.
C、因为洛伦兹力提供向心力,根据左手定则知,偏转粒子带负电.故C正确.
故选:CD.
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