质谱仪、回旋加速器、带电粒子在磁场中.ppt

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1、 质谱仪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，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。屏等组成，它的结构原理如图所示。返回返回 例例15.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，从离子源素的重要工具，从离子源S产生质量为产生质量为m、电量为电量为q的的正离子，其初速可视为零离子经过加速电压正离子，其初速可视为零离

2、子经过加速电压U加速加速后垂直进入有界匀强磁场后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示图中线框所示)，并沿着半，并沿着半圆周运动而到达照相底片上的圆周运动而到达照相底片上的P点，测得点，测得P点到进入磁点到进入磁场处的距离为场处的距离为x，写出此离子质量的计算式写出此离子质量的计算式.UPBxS解：解：返回返回 五五.回旋加速器回旋加速器 的的D形盒的半径为形盒的半径为R，用来加速质量为用来加速质量为m，带电量为带电量为q 的质子的质子，使质子由静止加速到能量为使质子由静止加速到能量为E 后，由后，由A 孔射出。求孔射出。求：（1）加速器中匀强磁场）加速器中匀强磁场B 的方向和大小的方向和大小。（

3、2）设两）设两D形盒间的距离为形盒间的距离为d，其间电压为其间电压为U，加速到上述加速到上述 能量所需回旋周数能量所需回旋周数.（3）加速到上述能量所需时间）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间）。不计通过缝隙的时间）。A Ud解：（解：（1）由）由 qvB=mv2/RE=1/2mv2B的方向垂直于纸面向里的方向垂直于纸面向里.（2）质子每加速一次，能量增加为）质子每加速一次，能量增加为qU，每周加速两次，每周加速两次，所以所以 n=E/2qU（3）周期）周期T=2m/qB且周期与半径且周期与半径r及速度及速度v 都无关都无关t =nT =E/2qU2m/qB =m E/q2 UB返回返

4、回1.在匀强磁场内部的两电子在匀强磁场内部的两电子A和和B分别以速率分别以速率v和和2v垂直射人匀强磁场，经偏转后，哪个电子垂直射人匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点先回到原来的出发点A.同时到达同时到达B.A先到达先到达C.B先到达先到达D.无法判断无法判断2.一质子和一电子以相同的速度进入同一匀一质子和一电子以相同的速度进入同一匀强磁场，则两者强磁场，则两者A.轨道半径不同，回转方向不同轨道半径不同，回转方向不同B.轨道半径不同，回转方向相同轨道半径不同，回转方向相同C.轨道半径相同，回转方向不同轨道半径相同，回转方向不同D.轨道半径相同，回转方向相同轨道半径相同，回转方向相同

5、AA5、有三束粒子，分别是质子、氚核和、有三束粒子，分别是质子、氚核和 粒子，如果粒子，如果它们以相同的速度沿垂直与磁场方向射入匀强磁场它们以相同的速度沿垂直与磁场方向射入匀强磁场中，如图所示，则正确表示这三束粒子运动轨迹的中，如图所示，则正确表示这三束粒子运动轨迹的是是BBBBABCD 图图为为云云室室中中某某粒粒子子穿穿过过铅铅板板前前后后的的轨轨迹迹，室室中中匀匀强强磁磁场场的的方方向向与与轨轨迹迹所所在在平平面面垂垂直直(图图中中垂垂直直于于纸纸面面向向里里)由此可知此粒子由此可知此粒子A一定带正电一定带正电 B一定带负电一定带负电 C不带电不带电 D可能带正电，也可能带负电可能带正电

6、，也可能带负电PA初速为初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则 ()A电子将向右偏转，速率不变电子将向右偏转，速率不变 B电子将向左偏转，速率改变电子将向左偏转，速率改变 C电子将向左偏转，速率不变电子将向左偏转，速率不变 D电子将向右偏转，速率改变电子将向右偏转，速率改变v0-e左左右右A返回返回19如图所示，正方形区域如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从向垂直纸面向里。一个氢核从ad

7、边的中点边的中点m沿着既垂直于沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍倍.其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（）A在在b、n之间某点之间某点B在在n、a之间某点之间某点Ca点点D在在a、m之间某点之间某点2004年北京年北京理综理综19adcbmnBvC返回返回 如图，在如图，在x0,y0的空间中有恒定的的空间中有恒定的匀强磁场，磁感强度的方向垂直于匀强磁场，磁感强度的方向垂直

8、于Oxy平面向里，大小平面向里，大小为为B。现有一质量为现有一质量为m、电量为电量为q 的带电粒子，在的带电粒子，在x轴上轴上到原点的距离为到原点的距离为x0的的P点，以平行于点，以平行于y轴的初速度射入轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知，不计重力的影响。由这些条件可知，()A不能确定粒子通过不能确定粒子通过y 轴时的位置轴时的位置 B不能确定粒子速度的大小不能确定粒子速度的大小 C不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D以上三个判断都不对以上三个判断

9、都不对0404年春季年春季理综理综 2222x yOPx0BD返回返回 如如图图所所示示，在在垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场的的边边界界上上，有有两两个个质质量量和和电电量量相相同同的的正正、负负离离子子，从从点点以以相相同同的的速速度度射射入入磁磁场场中中，射射入入方方向向均均与与边边界界成成角角，若若不不计计重重力力，则则正正、负负离子在磁场中：离子在磁场中：、运动的时间相同、运动的时间相同、运动的轨道半径相同、运动的轨道半径相同、重新回到边界时速度大小和方向都相同、重新回到边界时速度大小和方向都相同、重新回到边界的位置与点的距离相等、重新回到边界的位置与点的距离相等BCD解析：解析：O1O27.7.把金属把金属块块放在匀放在匀强强磁磁场场中，如中，如图图所示，磁所示，磁场场方向如方向如图图中所示，中所示，S S合上合上后，后，设设金属金属块块的上、下表面的的上、下表面的电势电势分分别为别为U U上上、U U下下，则则A.UA.U上上UU下下B.UB.U上上UU下下C.UC.U上上=U=U下下D.D.无法确定无法确定A