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          質(zhì)譜儀是一種分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示。離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的鉀離子，離子出來時(shí)速度很小，可視為零。離子經(jīng)過電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)半圓周到達(dá)照相底片上的P點(diǎn)。

          (1)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；
          (2)求P點(diǎn)到入口S1的距離x；
          (3)在實(shí)驗(yàn)過程中由于儀器不完善，加速電壓在平均值U附近變化U，求需要以多大相對(duì)精確度U/U維持加速電壓值，才能使鉀39、鉀41的同位素束在照相底片上不發(fā)生覆蓋。
          			
          


			
          

		
          
		
		
	
          
		
          
			
          
				
          
				
          （1） （2）         （3）

          試題分析：（1）電場(chǎng)加速：  解得速度：
          （2）磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)：   軌道半徑
          距離x
          （3）設(shè)鉀39、鉀41的質(zhì)量分別為m1、m2，根據(jù)（2）問軌道半徑得
          鉀39在磁場(chǎng)中的最大半徑
          鉀41在磁場(chǎng)中的最小半徑
          由題意知：即 
          =
          				
          
							
          
			
          
			
          
			
			
          
		
          
	
          

		
          

		





			
          
		
          
		
				
          
				練習(xí)冊(cè)系列答案
		
          
		
				
			

					
          
				相關(guān)習(xí)題
			
          
						
		
          
			
          
				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          如果運(yùn)動(dòng)電荷除磁場(chǎng)力外不受其他任何力的作用，則帶電粒子在磁場(chǎng)中作下列運(yùn)動(dòng)可能成立的是（　　）
          A．勻速直線運(yùn)動(dòng)B．勻變速直線運(yùn)動(dòng)
          C．平拋運(yùn)動(dòng)D．勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          如圖所示的平行板器件中．電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子從P孔射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同．利用這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．若正離子（不計(jì)重力）以水平速度v=
          E
          B
          射入速度選擇器，則（　　）
          A．正離子從P孔射入后，能沿著圖示虛線路徑通過速度選擇器
          B．正離子從Q孔射入后，能沿著圖示虛線路徑通過速度選擇器
          C．僅改變離子的電性，負(fù)離子從P孔射入后，不能沿圖示虛線路徑通過速度選擇器
          D．僅改變離子的電量，正離子從P孔射入后，不能沿圖示虛線路徑通過速度選擇器

          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)“D”形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源兩極相連。帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列說法正確的是

          A．在Ek—t圖中應(yīng)有（t2-t1）＞（t3-t2）＞（t4-t3）＞……（tn-tn-1）
          B．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1
          C．要使粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可以增大“D”形盒的半徑
          D．在磁感應(yīng)強(qiáng)度B、“D”形盒半徑R、粒子的質(zhì)量m及其電荷量q不變的情況下，粒子的加速次數(shù)越多，粒子的最大動(dòng)能一定越大
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：計(jì)算題
			
          

						
          某一回旋加速器，兩半圓形金屬盒的半徑為R，它們之間的電壓為U，所處的磁場(chǎng)的感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，則帶電粒子所能獲得的最大動(dòng)能為__________
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如下圖所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙．下列說法正確的是
          A．離子從D形盒之間空隙的電場(chǎng)中獲得能量
          B．回旋加速器只能用來加速正離子
          C．離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是加速交變電壓周期的一半
          D．離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與加速交變電壓周期相等
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          關(guān)于回旋加速器，下述說法中不正確是
          A．電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速，動(dòng)能增大
          B．電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替使帶電粒子加速
          C．磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子在磁場(chǎng)中回旋，獲得多次被加速的機(jī)會(huì)
          D．D形盒的半徑越大，射出的帶電粒子獲得的能量越多
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：單選題
			
          

						
          如圖，用回旋加速器來加速帶電粒子，以下說法正確的是
          A．圖中加速器出口射出的是帶正電粒子
          B．D形盒的狹縫間所加的電壓必是交變電壓
          C．強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子做功，使其動(dòng)能增大
          D．粒子在加速器中的半徑越大，周期越長(zhǎng)
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：不詳
				題型：計(jì)算題
			
          

						
          （8分）如圖所示，回旋加速器的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻電場(chǎng)的電壓為U，S0為粒子源，S’為引出口．若被加速的粒子質(zhì)量為m,電荷量為q，設(shè)帶電粒子質(zhì)量不變，且不考慮粒子從粒子源射出時(shí)的能量．問：
          （1）外加電場(chǎng)的變化周期為多少？
          （2）粒子從加速器中射出時(shí)的能量為多少？
          （3）粒子以加速器中被加速的時(shí)間共為多少？
          

			
          

			
          
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