高中 | 质谱仪 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 质谱仪题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

质谱仪

质谱仪的工作原理如图所示,大量粒子飘入加速电场,其初速度几乎为$0$,经过加速后,通过宽为$L$的狭缝$MN$沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中,最后打到照相底片上。在一次测试中,大量的某种粒子经加速电场加速后刚进入匀强磁场时的速度大小均为$v$,打在底片上的位置到$M$点的最小距离为$a$,匀强磁场的磁感应强度为$B$,不考虑粒子的重力及它们之间的相互作用。则$(\qquad)$

["

粒子的比荷为$\\dfrac{2v}{B(a+L)}$

","

加速电场的电压为$\\dfrac{B(a+L)v^{2}}{4}$

","

粒子在磁场中运动的时间$\\dfrac{\\pi(a+L)}{v}$

","

大量粒子所经过磁场区域最窄外的宽度为$\\dfrac{a+L-\\sqrt{a^{2}+2aL}}{2}$

"]
[["AD"]]

$\rm A$.粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨道半径为$r=\dfrac{a+L}{2}$

根据牛顿第二定律可得$qvB=m\dfrac{v^{2}}{r}$

解得$\dfrac{q}{m}=\dfrac{2v}{B(a+L)}$

$\rm A$正确;

$\rm B$.粒子在电场中加速,根据动能定理可得$qU=\dfrac{1}{2}mv^{2}$

联立,可得$U=\dfrac{B(a+L)v}{4}$

$\rm B$错误;

$\rm C$.粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为$T=\dfrac{2\pi r}{v}$

粒子在磁场中运动的时间为$t=\dfrac{T}{2}$

联立可得$t=\dfrac{\pi(a+L)}{2v}$

$\rm C$错误;

$\rm D$.粒子在磁场中经过的区域为图中的阴影部分,

根据几何关系有$d=\sqrt{r^{2}-\left( \dfrac{2L-a}{2}-r \right)^{2}}$

最窄处的宽度为$\Delta d=r − d$

联立,可得$\Delta d=\dfrac{a+L-\sqrt{a^{2}+2aL}}{2}$

$\rm D$正确。

故选:$\rm AD$

高中 | 质谱仪题目答案及解析(完整版)

去刷题
相关题库:
如图所示为一质谱仪的工作原理示意图,其中速度选择器内的磁场磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里,两竖直放置极板之间存在一定的电势差,板间距离为。处为一粒子源,发射一带正电粒子以速度恰能沿直线通过速度选择器,并从孔垂直于磁场方向射入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,运动半周后打在照相底片上的点,测得长度为。不计粒子重力,求: 质谱仪是由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成的。已知速度选择器的两极板间的匀强电场的电场强度大小为,匀强磁场的磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里,分离器中匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向外。离子室内充有大量氢的同位素氕、氘、氚,它们以不同的速度经加速电场加速后,从速度选择器两极板间的中点平行于极板进入,部分粒子沿直线通过小孔后进入分离器的偏转磁场中,最后在底片上形成了对应于氕、氘、氚三种离子的三个感光点、、,测得到点的距离为。不计离子所受的重力及它们之间的相互作用。求: 下列关于四种仪器的说法正确的是 质谱仪工作原理如图所示,它由加速电场、速度选择器和偏转磁场三部分组成。速度选择器中电场强度为;偏转磁场的磁感应强度为、方向垂直纸面向外。质量为、电荷量为的粒子经过加速电场加速后,垂直进入速度选择器,且刚好沿直线运动,并从进入偏转磁场做圆周运动,打在照相底片上,测得其直径为。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。
今日推荐