- 质谱仪
- 共880题
1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若速度相同的同一束粒子由左端小孔S0射入质谱仪后,运动轨迹如图实线轨迹所示,不计粒子重力.则下列相关说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、带电粒子在磁场中向下偏转,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电.故A错误.
B、在平行金属板间,根据左手定则知,带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上,则电场力的方向竖直向下,知电场强度的方向竖直向下,所以速度选择器的P1极板带正电.故B正确.
C、D进入B2磁场中的粒子速度是一定的,根据qvB=m得,r=
,知r越大,荷质比
越小,而质量m不一定大.故C、D错误.
故选:B
英国物理学家阿斯顿首次制成了质谱仪,并用它确定了同位素的普遍存在.若两种带电粒子a、b(不计重力)由S1射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图可知,带电粒子进入匀强磁场B2时向左偏转,所以粒子所受的洛伦兹力方向向左,根据左手定则判断得知该束粒子带正电.故A错误.
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左,则电场力方向向右,粒子带正电,电场强度方向向右.故B错误.
C、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,qE=qvB1,所以:,b粒子的速度等于a粒子的速度.故C错误;
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:
qvB2=m,
得:r=
可见,由于v是一定的,B2不变,半径r越大,则越小,a粒子的比荷大于b粒子的比荷.故D正确.
故选:D
回旋加速器是获得高能带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连的两个D形盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,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的匀强磁场中,如图所示,关于回旋加速器的下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据qvB=m,解得:v=
,
带电粒子射出时的动能为:EK=mv2=
,与加速的电压无关,与磁感应强度的大小有关.故A、B错误.
C、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=,与粒子的速度无关,所以加速后,交变电场的周期不需改变,不同的带电粒子,在磁场中运动的周期不等,所以加速不同的带电粒子,一般要调节交变电场的频率.故C错误,D正确.
故选:D.
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、要加速次数最多最终能量最大,则被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器,而从边缘离开加速器,故A正确而B错误.
CD、根据qvB=m得,粒子出D形盒时的速度vm=
,由此可知同一粒子出射速度与高频电源的电压无关,与磁感应强度和D形的半径R有关,磁感应强度越大,D形盒半径越大,粒子出来时的速度越大.故C正确、D错误.
故选:AC.
洛伦兹力演示仪是由励磁线圈(也叫亥姆霍兹线圈)、洛伦兹力管和电源控制部分组成的.励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场.洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪,能够连续发射出电子,电子在玻璃泡内运动时,可以显示出电子运动的径迹.其结构如图所示.给励磁线圈通电,电子枪垂直磁场方向向左发射电子,恰好形成如“结构示意图”所示的圆形径迹,则下列说法正确的( )
正确答案
解析
解:A、根据电子所受洛伦兹力的方向,结合右手定则判断知,励磁线圈中电流方向是顺时针方向.故A错误;
B、电子在加速电场中加速,由动能定理得 eU=mv02…①
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,有eBv0=m…②
解得:r==
…③
可知,只增大加速电压,可以使电子流的圆形径迹的半径增大.故B正确;
C、由③得:只增大线圈中的电流,则B增大,可以使电子流的圆形径迹的半径减小.故C错误;
D、若两线圈间的磁感应强度已知,灯丝发出的电子的初速为零,加速电压为U,则:=
,可通过测量圆形径迹的直径来估算电子的比荷.故D正确.
故选:BD.
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