- 质谱仪
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(2015秋•扬州校级月考)速度相同的一束粒子(不计重力)经速度选择器射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图可知,带电粒子进入匀强磁场B2时向下偏转,所以粒子所受的洛伦兹力方向向下,根据左手定则判断得知该束粒子带正电.故A正确.
B、在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个作用而做匀速直线运动,由左手定则可知,洛伦兹力方向竖直向上,则电场力方向向下,粒子带正电,电场强度方向向下,所以速度选择器的P1极板带正电.故B错误.
C、粒子能通过狭缝,电场力与洛伦兹力平衡,则有:qvB1=qE,解得:v=.故C正确.
D、粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qvB=m,解得:r=
.可见,由于v是一定的,B不变,半径r越大,则
越小.故D正确.
故选:ACD
回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速.两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示,设匀强磁场的磁感应强度为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U,要增大带电粒子(电荷量为q质量为m,不计重力)射出时的动能,则下列方法中正确的是( )
正确答案
解析
解:由qvB=m,解得v=
.
则动能EK=mv2=
,知动能与加速的电压无关,狭缝间的距离无关,与磁感应强度大小和D形盒的半径有关,增大磁感应强度和D形盒的半径,可以增加粒子的动能.故C、D正确,A、B 错误.
故选:CD.
如图所示,a、b、c、d为4个正离子,电荷量相等均为q,同时沿图示方向进入速度选择器后,a粒子射向P1板,b粒子射向P2板,c、d两粒子通过速度选择器后,进入另一磁感应强度为B2的磁场,分别打在A1和A2两点,A1和A2两点相距△x.已知速度选择器两板电压为U,两板距离为L,板间磁感应强度为B1,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子进入速度选择器,只有满足qvB=qE,即速度满足v=,才能通过速度选择器,不发生偏转.
当粒子的速度大于,洛伦兹力大于电场力,粒子向右偏转,
当粒子的速度小于,洛伦兹力小于电场力,粒子向左偏转.
c、d不偏转,故满足电场力等于洛伦兹力Eq=Bqv
即:q=B1qv
得,vc=vd=
故va<vc=vd<vb,故A错误,B正确;
C、c、d进入磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力qvB2=m 得R=
由于Rc<Rd,故mc<md,故C正确;
c、d两粒子分别打在A1和A2两点,A1和A2两点相距△x.根据几何关系得:
D、△x=2(Rd-Rc)=2(-
),把vc=vd=
代入上式中,化简得
△m=md-mc═.故D正确;
故选:BCD.
如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,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,磁感应强度为B,电场强度为E.粒子沿直线穿过速度选择器后通过平板S上的狭缝P,之后到达记录粒子位置的胶片A1A2.板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在速度选择其中粒子做直速运动,受到的电场力和洛伦兹力大小相等,合力为零,故A正确;
B、粒子作直线运动,故受到的洛伦兹力向左,故磁场垂直于纸面向外,故B错误;
C、根据qE=qvB知,v=,知速度大小为
的粒子能通过速度选择器,故C错误;
D、根据知,r=
,则越靠近狭缝P,比荷越大,则半径越小,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,故D正确
故选:AD
回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与与高频交流电源两极相连接的两个D形盒,两盒间构成一狭缝,两D形盒处于垂直于盒面的匀强磁场中.如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的有
( )
正确答案
解析
解:回旋加速器工作时,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由qvB=m,
得v=;
带电粒子射出时的动能Ek=mv2=
,知动能与加速的电压无关,狭缝间的距离无关,与磁感应强度大小和D形盒的半径有关,增大磁感应强度和D形盒的半径,可以增加粒子的动能,故D正确,ABC错误.
故选:D.
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