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        1. 有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示。加速電場的電壓為U,靜電分析器中有輻向會聚電場,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O(shè)2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向外的勻強磁場,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.測量出Q點與圓心O2的距離為d,位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2.(題中的U、m、q、R、d都為已知量)

          (1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大;

          (2)求磁分析器中磁感應(yīng)強度B的大小;

          (3)現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變.磁分析器空間足夠大,離子不會從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動,要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器,求收集器水平移動的距離.

           

          【答案】

          (1); (2) ;(3)

          【解析】

          試題分析:(1)離子經(jīng)電場直線加速,由動能定理:

          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:

          聯(lián)立解得:

          (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:

           由題意可知,圓周運動的軌道半徑:

          解得:

          (3)另一正離子經(jīng)電場加速后的速度

          可得磁場中運動的半徑為

          水平向右移動的距離為

          考點:本題考查了帶點離子在組合場中的運動、圓周運動、直線加速。

           

          練習(xí)冊系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          精英家教網(wǎng)有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示.加速電場的電壓為U,靜電分析器中有輻向會聚電場,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O(shè)2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向外的勻強磁場,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.測量出Q點與圓心O2的距離為d,位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為
          d2
          .(題中的U、m、q、R、d都為已知量)
          (1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小;
          (2)求磁分析器中磁感應(yīng)強度B的大。
          (3)現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為4m,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變.磁分析器空間足夠大,離子不會從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動,要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器,求收集器水平移動的距離.

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          科目:高中物理 來源:2013屆浙江省一級重點中學(xué)(六校)高三第一次聯(lián)考物理試卷(帶解析) 題型:計算題

          (20分)有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示。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O(shè)2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向外的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個品質(zhì)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。測量出Q點與圓心O2的距離為d,位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2。(題中的U、m、q、R、d都為已知量)

          (1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大;
          (2)求磁分析器中磁感應(yīng)強度B的大小;
          (3)現(xiàn)將離子換成品質(zhì)為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變。磁分析器空間足夠大,離子不會從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動,要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器,求收集器水平移動的距離。

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          科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年浙江。#└呷谝淮温(lián)考物理試卷(解析版) 題型:計算題

          (20分)有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示。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O(shè)2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向外的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個品質(zhì)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。測量出Q點與圓心O2的距離為d,位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2。(題中的U、m、q、R、d都為已知量)

          (1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小;

          (2)求磁分析器中磁感應(yīng)強度B的大;

          (3)現(xiàn)將離子換成品質(zhì)為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變。磁分析器空間足夠大,離子不會從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動,要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器,求收集器水平移動的距離。

           

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          科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

          (2013浙江省六校聯(lián)考)有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀,工作原理如圖所示。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O(shè)2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向外的勻強磁場,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。測量出Q點與圓心O2的距離為d,位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2。(題中的U、m、q、R、d都為已知量)

          (1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小;

          (2)求磁分析器中磁感應(yīng)強度B的大;

          (3)現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子,其它條件不變。磁分析器空間足夠大,離子不會從圓弧邊界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移動,要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器,求收集器水平移動的距離。

           

           

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