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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.它的构造原理如图所示,离子源...

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.它的构造原理如图所示,离子源S产生带电量为q的某种正离子,离子射出时的速度很小,可以看作是静止的,离子经过电压U加速后形成离子束流,然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上.实验测得:它在P上的位置到入口处S1的距离为a,离子束流的电流为I.请回答下列问题:
(1)在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为多少?
(2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为多少?
(3)试证明这种离子的质量为manfen5.com 满分网

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(1)根据Q=It求出所有离子的电量,根据求出离子的数目. (2)根据E总=UQ求出粒子束的总能量,从而求出单位时间内穿过入口处S1离子束流的能量. (3)根据动能定理,结合带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式求出离子质量的表达式. 【解析】 (1)在时间t内射到照相底片P上的离子总电量为 Q=It                在时间t内射到照相底片P上的离子数目为 n=         (2)在时间t内穿过入口处S1离子束流的能量为 E总=UQ=UIt             单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为 E=    (3)离子在电场中做加速运动得 Uq= (1) 在磁场中运动有 BVq=(2) 由(1)(2)得:. 答:(1)在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为. (2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为UI. (3)证明如上.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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