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          有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示，加速電場的電壓為U，靜電分析器中有會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1。磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器。已知磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B。
          （1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大��；
          （2）求出Q點與圓心O2的距離為d；
          （3）若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1（m1≠m），而離子的電荷量q及其他條件不變，試判斷該離子能否還從Q點射出磁分析器，并簡要說明理由。 
          

          			
          


			
          

		
          
		
		
	
          
		
          
			
          
				
          
				
          解：（1）設離子進入靜電分析器時的速度為v，離子在加速電場中加速的過程中，根據(jù)動能定理有
           ① 
          離子在靜電分析器中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有
           ② 
          由①②解得 ③ 
          （2）離子在磁分析器中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有
           ④ 
          由題意可知，圓周運動的軌道半徑r=d ⑤ 
          由②④⑤式解得 ⑥ 
          （3）設質(zhì)量為m1的離子經(jīng)加速電場加速后，速度為v1，根據(jù)動能定理有
           ⑦ 
          離子在靜電分析器中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有
           ⑧ 
          由①②⑦⑧解得，質(zhì)量為m1的離子在靜電分析器中作勻速圓周運動的軌道半徑，仍從N點射出靜電分析器，由P點射入磁分析器
          由②④式可知，離子在磁分析器中做勻速圓周運動的半徑，，所以不能沿原來的軌跡從Q點射出磁分析器
          				
          
							
          
			
          
			
          
			
			
          
		
          
	
          

		
          

		





			
          
		
          
		
				
          
				練習冊系列答案
		
          
		
				
			

					
          
				相關習題
			
          
						
		
          
			
          
				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          （2011?淮安模擬）有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示，加速電場的電壓為U，靜電分析器中有會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1．磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器．而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器．已知磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B．
          （1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大�。�
          （2）求出Q點與圓心O2的距離為d；
          （3）若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1（m1≠m），而離子的電荷量q及其他條件不變，試判斷該離子能否還從Q點射出磁分析器，并簡要說明理由．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          精英家教網(wǎng)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示．靜電分析器是四分之一圓弧的管腔，內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場，且與圓心O1等距各點的電場強度大小相等．磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器．而后離子由P點射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器．已知加速電場的電壓為U，磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B．
          （1）請判斷磁分析器中磁場的方向；
          （2）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小；
          （3）求磁分析器中Q點與圓心O2的距離d．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：2013-2014北京市東城區(qū)高三第一學期期末教學統(tǒng)一檢測物理試卷（解析版）
				題型：計算題
			
          

						
          （10分）有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔，內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場，且與圓心O1等距各點的電場強度大小相等。磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器。已知加速電場的電壓為U，磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B。
          


          


          （1）請判斷磁分析器中磁場的方向；
          


          （2）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大�。�
          


          （3）求磁分析器中Q點與圓心O2的距離d。
          


           
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示，加速電場的電壓為U，靜電分析器中有會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1。磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器。已知磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B。
          （1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大��；
          （2）求出Q點與圓心O2的距離為d；
          （3）若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1（m1≠m），而離子的電荷量q及其他條件不變，試判斷該離子能否還從Q點射出磁分析器，并簡要說明理由。
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：2010-2011學年山東省棗莊市高三（上）月考物理試卷（4月份）（解析版）
				題型：解答題
			
          

						
          有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示，加速電場的電壓為U，靜電分析器中有會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1．磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器．而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器．已知磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B．
          （1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大�。�
          （2）求出Q點與圓心O2的距離為d；
          （3）若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1（m1≠m），而離子的電荷量q及其他條件不變，試判斷該離子能否還從Q點射出磁分析器，并簡要說明理由．

          

			
          

			
          
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