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菁優(yōu)網(wǎng)如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖,它是一種分離和檢測不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素?,F(xiàn)讓待測的不同帶電粒子經(jīng)加速后進入速度選擇器,速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強磁場和勻強電場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強度為B,電場強度為E.金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫P,帶電粒子經(jīng)過速度選擇器后,立即從P點沿垂直平板S且垂直于磁場方向的速度進入磁感應(yīng)強度為B0、并以平板S為邊界的有界勻強磁場中,在磁場中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上,底片厚度可忽略不計,且與平板S重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置,便可以對它的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)情況進行分析。在下面的討論中,磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場區(qū)域足夠大,空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相互作用力均可忽略不計。
(1)若某帶電粒子打在底片上的A點,測得P與A之間的距離為x,求該粒子的比荷
q
m
;
(2)若有兩種質(zhì)量不同的正一價離子,質(zhì)量分別為m1和m2,它們經(jīng)速度選擇器和勻強磁場后,分別打在底片上的A1和A2兩點,測得P到A2的距離與A1到A2的距離相等,求這兩種離子的質(zhì)量之比
m
1
m
2
;
(3)若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子(所帶電荷量為e),它們分別打在照相底片上相距為d的兩點。
①為了便于觀測,希望d的數(shù)值大一些為宜。試分析說明為了便于觀測,應(yīng)如何改變勻強磁場磁感應(yīng)強度B0的大?。?br />②研究小組的同學(xué)對上述B0影響d的問題進行了深入的研究。為了直觀,他們以d為縱坐標(biāo)、以
1
B
0
為橫坐標(biāo),畫出了d隨
1
B
0
變化的關(guān)系圖象,該圖象為一條過原點的直線。測得該直線的斜率為k,求這兩種同位素離子的質(zhì)量之差Δm。

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:54引用:2難度:0.4
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  • 1.如圖1所示,在xOy坐標(biāo)系中,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁場方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子,現(xiàn)在0~3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓,已知t=0時刻進入兩板間的粒子,在t0時刻射入磁場時,恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上,上述l、m、q、t0為已知量,U0=
    m
    l
    2
    q
    t
    0
    2
    ,不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響,也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響,求:
    (1)t=0時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度;
    (2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小及磁場區(qū)域的面積;
    (3)t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。
    菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/12/30 0:0:1組卷:79引用:2難度:0.7
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    發(fā)布:2025/1/6 0:30:5組卷:272引用:2難度:0.6
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    發(fā)布:2025/1/3 0:30:3組卷:300引用:1難度:0.5
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