- 质谱仪
- 共880题
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,在科学研究中具有重要应用.如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两端电压为U,板间匀强磁场磁感应强度为B1,一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2,结果分别打在a、b两点,测得两点间的距离为△R,由此可知,打在两点的粒子质量差为△m为多少?(粒子重力不计)
正确答案
解:在电容器中受力平衡有:qvB1=qE.解得.
进入磁场B2后,qvB2=
解得R=
同位素的电量相等,质量不等.有
所以△m=
答:打在两点的粒子质量差为△m为
解析
解:在电容器中受力平衡有:qvB1=qE.解得.
进入磁场B2后,qvB2=
解得R=
同位素的电量相等,质量不等.有
所以△m=
答:打在两点的粒子质量差为△m为
劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T= 知,换用氚核,粒子的比荷变化,在磁场中运动的周期变化,而不改变磁感应强度B与交流电频率f,加速电场的周期不变,破坏了回旋加速器的工作条件,从而不能加速氚核.故A错误.
B、质子在磁场中所受的洛伦兹力对质子不做功,不能改变质子的动能,所以质子不能从磁场中获得能量,故B错误.
C、根据qvB=m,R是D形金属盒的半径,知质子获得的最大速度 v=
,则最大动能EKm=
mv2=
,与加速的电压无关.故C错误
D、根据质子圆周运动的周期公式T=,T与质子的速度大小无关,所以若只改变加速电压U,不会改变质子在回旋加速器中运行的周期,但加速次数变化,则运行时间也会变化.故D正确.
故选:D.
关于回旋加速器,下述说法中不正确是( )
正确答案
解析
解:A、B、C、洛伦兹力不做功,故磁场只能使粒子旋回狭缝,粒子在电场中被加速,可知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关,与加速电压无关,故AC正确,B错误;
D、由qvB=m得,v=
,则最大动能EK=
mv2=
,将D形盒的半径越大,粒子获得的动能将增加,故D正确;
本题选择错误,故选:B.
加速器是使带电粒子获得高能量的装置,如图是回旋加速器的原理图,由回旋加速器的工作原理可知( )
正确答案
解析
解:A、粒子在磁场中运动的周期T=,其周期的长短与粒子的速度大小无关,故A错误.
B、设D形盒的半径为R.根据qvB=m,解得粒子获得的最大 v=
,则知最大速度与加速电压U无关,故B错误.
C、此加速器加速电场周期T=,加速α粒子时T=
,两个周期不同,不能加速α粒子,故C错误.
D、交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等,带电粒子在匀强磁场中运动的周期T=,频率f=
=
,则f与荷质比成正比,故D正确.
故选:D.
关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、C、回旋加速器只有电场能对带电粒子起加速作用,磁场的作用是偏转,故AB错误,C正确;
D、粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
qvB=mvω
其中:
解得:
T=
带电粒子在磁场中的运动时间与半径无关,是固定的,故D错误;
故选:C.
扫码查看完整答案与解析