質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造如圖所示．設(shè)離子源S產(chǎn)生離子，離子產(chǎn)生出來時速度很小，可以看作速度為零．產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓為U的電場加速后（圖中未畫出），進入一平行板電容器C中，電場E和磁場B1相互垂直，具有某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而具有其他速度的離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)．最后離子再進入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場，沿著半圓周運動，到達記錄它的照相底片上的P點，根據(jù)以上材料回答下列問題：
（1）證明能穿過平行板電容器C的離子具有的速度v=
E
B1
；
（2）若測到P點到入口S1的距離為x，證明離子的質(zhì)量m=
qB22x2
8U
．
分析：（1）某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過平衡得出電場力和洛倫茲力的關(guān)系，從而得出離子的速度．
（2）離子進入偏轉(zhuǎn)電場后，做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力得出質(zhì)量的表達式．
解答：證明：（1）當(dāng)帶電粒子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，它才能穿過平行板電容器．
由平衡條件有qE=qvB1
 所以   v=
E
B1
…①
（2）帶電粒子在加速電場中由動能定理有  qU=
1
2
mv2…②
進入平行板電容器C中速度不變．進入B2的勻強磁場時做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，所以有 
    qvB2=
mv2
x
2
=
2mv2
x
…③
由②③得      m=
qB22x2
8U
．
點評：解決本題的關(guān)鍵知道粒子在兩板間做勻速直線運動，進入偏轉(zhuǎn)電場后做勻速圓周運動，結(jié)合平衡和牛頓第二定律進行求解．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（電量為q，速度可看作為零），經(jīng)加速電場電壓U加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，不計離子重力，則下列說法正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具．它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生帶電量為q的某種正離子，離子射出時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子束流，然后垂直于磁場方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片P上．實驗測得：它在P上的位置到入口處S1的距離為a，離子束流的電流為I．請回答下列問題：
（1）在時間t內(nèi)射到照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？
（2）單位時間穿過入口處S1離子束流的能量為多少？
（3）試證明這種離子的質(zhì)量為m=
qB28U
a2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看作為零），經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，則下列判斷正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量或分析同位素的重要設(shè)備，它的構(gòu)造原理如圖所示．離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可視為零），經(jīng)MN間的加速電壓U加速后從小孔S1垂直于磁感線進入勻強磁場，運轉(zhuǎn)半周后到達照相底片上的P點．設(shè)P到S1的距離為x，則（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S可以發(fā)出各種不同的正離子束，離子從S出來時速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場（圖中線框所示），并沿著半圓周運動而到達照像底片上的P點，測得P點到入口處S的距離為x?（　�。�

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