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选修2 第一章 安培力与洛伦兹力
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质谱仪与回旋加速器
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使用次数:286
更新时间:2009-03-14
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1.

在直径为d的圆形区域内存在均匀磁场、磁场方向垂直于圆面指向纸外。一电量为q、质量的m的粒子,从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场,其速度大小为v0,方向与ACα角。若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上的D点,ADAC的夹角为β,如图所示,求该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

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题型:计算题
知识点:质谱仪与回旋加速器
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【答案】

设粒子在磁场中圆周运动半径为R,其运动轨迹如图所示,O为圆心,则有:

                                             

又设AOAD的夹角为,由几何关系知:

                                          

                                           

                                          

可得:                               

     

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 质谱仪 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 质谱仪的定义

质谱仪:

具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。

如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则 


联立求解得
因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。

◎ 质谱仪的知识扩展
具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。

如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则 


联立求解得
因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。
◎ 质谱仪的知识拓展

速度选择器:

(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器,如图所示。
 
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即,与带电粒子的质量,所带电荷的正负、电荷量均无关,只与速度有关。
(3)若,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,粒子动能增加;,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。

◎ 质谱仪的考试要求
暂无

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