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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(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)轉(zhuǎn)半周后到達(dá)照相底片上的P點(diǎn)．設(shè)P到S₁的距離為x，則

A．若離子束是同位素，則x越大對應(yīng)的離子質(zhì)量越小

B．若離子束是同位素，則x越大對應(yīng)的離子質(zhì)量越大

C．只要x相同，對應(yīng)的離子質(zhì)量一定相同

D．x相同，對應(yīng)的離子的比荷可能不相等

試題分析：根據(jù)動能定理得，

，所以

根據(jù)

得

，所以

，若離子束是同位素，則x越大對應(yīng)的離子質(zhì)量越大．故A錯(cuò)誤，B正確．
根據(jù)

知x相同，則離子的荷質(zhì)比相同．故C、D錯(cuò)誤．
點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵利用動能定理和牛頓第二定律求出P到S₁的距離，從而得出x與電荷的比荷有關(guān)．

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相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖，是回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻的交流電相連，已知加速電壓為U，D形金屬盒的半徑為R，兩盒之間的狹逢距離為d，若O處粒子源產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的質(zhì)子在加速器中被加速（忽略粒子質(zhì)量變化，不計(jì)重力），則下列判斷正確的是（　　）

A．質(zhì)子加速度的最大動能為

q2B2R2

B．質(zhì)子每次加速后經(jīng)過D形盒間的狹縫軌道半徑是加速前軌道半徑的2倍

C．質(zhì)子在電場與磁場中運(yùn)動的總時(shí)間為t=

πBR2

2mN

D．不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交變電流的頻率f，該回旋加速度器不能用于加速氘核

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖是一個(gè)水平放置的玻璃圓環(huán)型小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同，現(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它受絕緣棒打擊后獲得一初速υ0，與此同時(shí)，有一變化的磁場垂直穿過玻璃環(huán)形小槽外徑所對應(yīng)的圓面積。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比。其方向豎直向下。設(shè)小球在運(yùn)動過程中電荷量不變，那么( )

A．小球受到的向心力大小不變

B．小球受到的向心力大小不斷增加

C．磁場力對小球做了功

D．小球受到的磁場力大小與時(shí)間成正比

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖是回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連。現(xiàn)分別加速氘核（q₁、m₁）和氦核（q₂、m₂）。已知q₂=2q₁，m₂ =2m₁，下列說法中正確的是（）

A．它們的最大速度相同

B．它們的最大動能相同

C．僅增大高頻電源的電壓可增大粒子的最大動能

D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要裝置，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用。如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁，方向垂直紙面向外。一束電荷量相同但質(zhì)量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間距離為x，粒子所帶電荷量為q，且不計(jì)重力。

求：（1）該束帶電粒子的電性和速率？
（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差?

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

下圖是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速（在A點(diǎn)初速度為零）后，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，最后分別打在感光板S上的x₁、x₂處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則

A．a(chǎn)的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量

B．a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量

C．a(chǎn)運(yùn)動的時(shí)間大于b運(yùn)動的時(shí)間

D．a(chǎn)的比荷大于b的比荷

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置．其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。則帶電粒子加速所獲得的最大動能與下列因素有關(guān)的是

A．加速的次數(shù)	B．加速電壓的大小
C．金屬盒的半徑	D．勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）質(zhì)譜儀原理如圖，a為粒子加速器電壓為u₁，b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感強(qiáng)度為B₁，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感強(qiáng)度為B₂，今有一質(zhì)量為m，電量為+e的電子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該離子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動，求：
（1）粒子的速率v
（2）速度選擇器的電壓u₂
（3）粒子在B₂的磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑R

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

湯姆孫測定電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。從陰極K發(fā)出的電子束經(jīng)加速后，以相同速度沿水平中軸線射入極板D₁、D₂區(qū)域，射出后打在光屏上形成光點(diǎn)。在極板D₁、D₂區(qū)域內(nèi)，若不加電場和磁場，電子將打在P₁點(diǎn)；若只加偏轉(zhuǎn)電壓U，電子將打在P₂點(diǎn)；若同時(shí)加上偏轉(zhuǎn)電壓U和一個(gè)方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），電子又將打在P₁點(diǎn)。已知極板長度為L，極板間距為d。忽略電子的重力及電子間的相互作用。

（1）求電子射人極板D₁、D₂區(qū)域時(shí)的速度大小；
（2）打在P₂點(diǎn)的電子，相當(dāng)于從D₁、D₂中軸線的中點(diǎn)O’射出，如圖乙中的O’ P₂所示，已知

試推導(dǎo)出電子比荷

的表達(dá)式；
（3）若兩極板間只加題中所述的勻強(qiáng)磁場，電子在極板間的軌跡為一段圓弧，射出后打在P₃點(diǎn)。測得圓弧半徑為2L、P₃與P₁間距也為2L，求圖乙中P₁與P₂點(diǎn)的間距a。

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