高中物理题中关于质谱仪原理的疑问

高中物理题中关于质谱仪原理的疑问,第1张

问题提得好!在你所述的情况下确实存在这个问题,但并不耽误相关的计算题。

实际的质谱仪里的加速电场起到的是把离子从离子源进一步加速并引入检测器。离子源产生的离子已经具有很高的能量,离子质量速度电荷很不一样,也就是说那些离子的初速并不都一样。高中题设成初始速度为零的情况确实会令你这样善于思考的高手纠结。建议在休假闲暇的时候百度一下质谱仪的有关条目,尽管不一定都明白,但至少这个问题是不会纠结了。

谢谢你,使我关注了这个一向熟视无睹的问题。

A、由左手定则可知,正电荷所受洛伦兹力向左,则它受到的电场力向右,则电场方向向右,故A错误;

B、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据带电粒子在磁场中偏转方向,判断粒子所受洛伦兹力方向,由左手定则可以判断出粒子的电性,故B错误;

C、通过速度选择器的带电粒子所受电场力与磁场力相等,qE=qvB 1 ,v=

E
B 1
,在磁场中,洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律得:qvB 2 =m
v 2
R
,则
q
m
=
E
B 1 B 2 R
,由此可知,粒子打在底片上距离狭缝的距离2R越小,它的比荷越大,故C错误;

D、若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L,则粒子的轨道半径R=

L
2
,则该粒子的比荷为
q
m
=
E
B 1 B 2 R
=
2E
B 1 B 2 L
,故D正确;

故选D.

解:(1)由题图可知,平行板产生的电场强度E方向向下,带负电的电子受到的电场力F E =eE,方向向上。若没有磁场,电子束将向上偏转,为了使电子能够穿过小孔S,所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的。根据左手定则分析得出,B的方向垂直于纸面向里

(2)电子受到的洛伦兹力为:F B =evB,它的大小与电子速率v有关,只有那些速率的大小刚好使得洛伦兹力与电场力相平衡的电子,才可沿直线KA通过小孔S

据题意,能够通过小孔的电子,其速率满足下式:evB=eE,解得:v=

又因为 ,所以

将U=300 V,B=006 T,d=005 m代入上式,得v=10 5 m/s,即只有速率为10 5 m/s的电子可以通过小孔S

B

因为离子向下偏,根据左手定则,离子带正电,运动轨迹如图,由几何关系可知r= ,由qvB=m 可得v= ,故B正确.

ABC

试题分析:进入B 0 的粒子满足 ,知道粒子电量后,便可求出m的质量,所以质谱仪可以用来分析同位素,故A正确;

B、假设粒子带正电,则受电场力向左,由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外,故B正确;

C、由 ,得 ,此时离子受力平衡,可沿直线穿过选择器,故C正确;

D、由 ,知R越小,荷质比越大;粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子圆周运动的半径越小荷质比越大;故D错误;

粒子受到的落伦兹力和电场力不是垂直的吗?——不是的。

磁场与电磁是垂直的,而粒子的运动方向与二者都垂直——所以,电场与粒子的运动方向、磁场方向垂直

洛伦兹力与磁场、粒子运动方向均垂直

由此可知,洛伦兹力与电场力在同一条直线上。

以上就是关于高中物理题中关于质谱仪原理的疑问全部的内容,包括:高中物理题中关于质谱仪原理的疑问、质谱仪的工作原理如图所示,带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器,速度选择器的匀强磁场和匀强电场的、如图所示为一速度选择器,也称为滤速器的原理图。K为电子枪,由枪中沿KA方向射出的电子,速率大小不一。等相关内容解答,如果想了解更多相关内容,可以关注我们,你们的支持是我们更新的动力!

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