质谱仪_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图，一电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场．然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上．试求：

（1）粒子进入磁场时的动能

（2）从谱线位置可知圆周运动的半径为r，算出粒子的质量m．

正确答案

解：（1）根据动能定理得，

知EK=qU

故粒子进入磁场时的动能为qU．

（2）粒子进入磁场的速度

根据，

解得

则m=．

故粒子的质量为．

解析

解：（1）根据动能定理得，

知EK=qU

故粒子进入磁场时的动能为qU．

（2）粒子进入磁场的速度

根据，

解得

则m=．

故粒子的质量为．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U．已知自由电子的电荷量为e．下列说法中正确的是（　　）

AM板比N板电势高

B导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大

C导体中自由电子定向移动的速度为v=

D导体单位体积内的自由电子数为v=

正确答案

C

解析

解：A、如图，电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向：向上，则M积累了电子，MN之间产生向上的电场，所以M板比N板电势低．故A错误．

B、电子定向移动相当长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势，电压表的读数U等于感应电动势E，则有U=E=Bdv，可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关．故B错误．

C、由U=E=Bdv，得自由电子定向移动的速度为 v=．故C正确．

D、电流的微观表达式是I=nevS，则导体单位体积内的自由电子数 n=，S=db，v=，代入得n=．故D错误．

故选：C．

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题型：简答题

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简答题

某同学根据所学知识设计了如图所示加速器，给质量为m，电量为+q的小球（视为质点）加速，两固定的平行金属板上下放置，板间固定一半径为R的竖直光滑绝缘圆轨道，在轨道最高点和最低点处各有一个感应器（视为质点）．某时刻小球以初速度v0从轨道最低点水平向右冲入圆轨道，感应器立刻通过控制电路在两金属板间加上大小恒定的电压，使板间产生方向竖直向上的电场强度E，且qE=2mg，之后小球每经过一次感应器感应器就通过控制电路使电场反向一次：

（1）要让小球始终不脱离轨道，v0至少为多大？

（2）在v0取（1）临界值情况下，小球转了n圈回到出发点时的速度多大？

（3）若感应器从感知小球到通过控制电路使电场反向，需要反应时间△t，求该加速器能使小球达到的最大速度（小球达最大速度时可近视为作匀速圆周运动）．

正确答案

解：（1）以小球为研究对象，受重力和电场力的合力为mg，方向向上，所以要让小球始终不脱离轨道，在低点做圆周运动，即mg=

解得：v0=

（2）小球转一圈时，电场力和重力做的功为：2mgR+6mgR=8mgR

小球转了n圈回到出发点时，据动能定理得：8nmgR=

解得：v=

（3）由于反应时间△t，当小球到达下一个感应器时，小球的速度最大，即小球转动一周的时间为2△t，

此时的速度为：vmax==

答：（1）要让小球始终不脱离轨道，v0至少为．

（2）在v0取（1）临界值情况下，小球转了n圈回到出发点时的速度

（3）若感应器从感知小球到通过控制电路使电场反向，需要反应时间△t，该加速器能使小球达到的最大速度．

解析

解：（1）以小球为研究对象，受重力和电场力的合力为mg，方向向上，所以要让小球始终不脱离轨道，在低点做圆周运动，即mg=

解得：v0=

（2）小球转一圈时，电场力和重力做的功为：2mgR+6mgR=8mgR

小球转了n圈回到出发点时，据动能定理得：8nmgR=

解得：v=

（3）由于反应时间△t，当小球到达下一个感应器时，小球的速度最大，即小球转动一周的时间为2△t，

此时的速度为：vmax==

答：（1）要让小球始终不脱离轨道，v0至少为．

（2）在v0取（1）临界值情况下，小球转了n圈回到出发点时的速度

（3）若感应器从感知小球到通过控制电路使电场反向，需要反应时间△t，该加速器能使小球达到的最大速度．

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题型：单选题

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单选题

（2015秋•晋城期末）如图为回旋加速器的结构示意图，两个半径为R 的D形金属盒相距很近，连接电压峰值为UM、频率为的高频交流电源，垂直D形盒的匀强磁场的磁感应强度为B．现用此加速器来加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q，相对应质量分别为m、2m、3m的三种静止离子，最后经多次回旋加速后从D形盒中飞出的粒子的最大动能可能为（　　）

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解：根据qvB=m，知v=，则带电粒子离开回旋加速器时获得动能为Ekm=mv2=

而加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q，相对应质量分别为m、2m、3m的三种静止离子，

因电场的频率应该要是圆周运动频率的整数倍，

那么最大动能为Ekm==，故B正确，ACD错误；

故选：B．

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题型：单选题

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单选题

（2015秋•宁波期末）如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子（不计重力）射入后发生偏转的情况不同．这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器．下列关于速度选择器的说法正确的是（　　）

A这个特定速度与粒子的质量有关

B这个特定速度与粒子的比荷有关

C从右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器

D从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器

正确答案

D

解析

解：A、带正电的粒子进入复合场后，受向下的电场力，向上的洛伦兹力，如果沿虚线路径通过，则合力为零，否则做曲线运动，则：

qvB=qE

解得：

v=

如果是负电荷，洛伦兹力与电场力同时反向，同样可得v=；

即带电粒子具有速度v=时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器；与粒子的质量无关，与粒子的比荷也无关．故A错误，B错误；

C、若粒子带正电，则受到的电场力的方向向下，向右运动时受到的洛伦兹力的方向向上，才能与电场力平衡；同理，若粒子带负电，则受到的电场力的方向向上，向右运动时受到的洛伦兹力的方向才能向下，与电场力平衡，所以从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器．故C错误，D正确．

故选：D

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正确答案

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