质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备,它的构造原理如图示.离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零),经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场,运转半周后到达照相底片上的P点.设P到S1的距离为x,则
A.若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越小 |
B.若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越大 |
C.只要x相同,对应的离子质量一定相同 |
D.只要x相同,对应的离子的电量一定相等 |
直角坐标系xOy中,有一半径为R的圆形匀强磁场区域,磁感应强度为B,磁场方向垂直xOy平面指向纸面内,该区域的圆心坐标为(R,0),有一个质量为m、带电荷量为-q的离子,以某一速度进入该磁场,不计重力;
(1)若离子从O点沿x轴正方向射入,出射时相对入射方向改变了90°角,求离子速度大小;
(2)若离子从点(0,R/2)沿x轴正方向射入磁场,离子从射入磁场到射出磁场通过了该磁场的最大距离,求离子在磁场区域经历的时间。
如图是某离子速度选择器的原理示意图,在一半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10-4T的匀强磁场,方向平行于圆的轴线.在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a、b分别作为入射孔和出射孔.现有一束比荷为q/m=2×1011C/kg的正离子,以不同角度α入射,最后有不同速度的离子束射出,其中入射角α=30°,且不经碰撞而直接从出身孔射出的离子的速度v大小是
A.4×105m/s | B.4×106m/s | C.2×105m/s | D.2×106m/s |
两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中,设R1、R2为这两个电子的运动轨道半径,T1、T2是它们的运动周期,则
A.R1=R2,T1≠T2 | B.R1≠R2,T1≠T2 |
C.R1=R2,T1=T2 | D.R1≠R2,T1=T2 |
如图所示,质量为m,电荷量为q的粒子,以初速度v垂直进入宽度为L的匀强磁场中,粒子只受洛伦兹力作用,离开磁场的速度方向偏离入射方向 θ=" π/6" 。求:
(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r 。
(2)磁感应强度B的大小。
(3)带电粒子在磁场中的运动时间t .
在某空间存在着水平向右的匀强电场E和垂直于纸面向里的匀强磁场B,如图所示,一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC固定在纸面内,其圆心为O点,半径,OA连线在竖直方向上,AC弧对应的圆心角。今有一质量、电荷量的带电小球(可视为质点),以的初速度沿水平方向从A点射入圆弧轨道内,一段时间后从C点离开,小球离开C点后做匀速直线运动。已知重力加速度,,不计空气阻力,求:
(1)匀强电场的场强E;
(2)小球刚离开C点时的速度大小;
(3)小球刚射入圆弧轨道时,轨道对小球的瞬间支持力
如图所示,一束电子(电量为)以速度垂直射入磁感应强度为B,宽度为的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为,则电子的质量是 ,穿透磁场的时间是 。
三个速度大小不同的的同种带电粒子,沿如图所示长方形 区域匀强磁场的上边缘射入,当它们从下边缘飞出时,对入射方向的偏角分别为900、600、300,则它们在磁场中运动时间之比为
A.1:1:1 | B.1:2:3 | C.3:2:1 | D. |
如图所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是
A.两个小球到达轨道最低点的速度vM < vN |
B.两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM > FN |
C.小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间 |
D.磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处 |
如图所示,实线表示竖直平面内的电场线,电场线与水平方向成α角,水平方向的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线L斜向上做直线运动,L与水平方向成β角,且α>β,则下列说法中正确的是
A.液滴一定做匀速直线运动 | B.液滴一定带负电 |
C.电场线方向一定斜向上 | D.液滴有可能做匀变速直线运动 |
如图所示,AB、CD两直线间的区域相距为2L,其间存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方电场的场强E1方向竖直向下,PT下方电场的场强E2方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为L的PQ区域内,连续分布着电荷量为+q、质量为m的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子依次以相同的初速度V0沿水平方向垂直射入匀强电场E2中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场E1后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为L/2,不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:
(1)电场强度E1与E2;
(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出,这些入射点到P 点的距离有什么规律?
(3)有一边长为a、由光滑绝缘壁围成的正三角形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其无缝隙的置于CD右侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中,欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电荷量损失),并返回Q点,需在容器中加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于a,则磁感应强度B的大小应满足什么条件?
设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示.已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法中正确的是 ( )
A.这离子必带正电荷 |
B.A点和B点位于同一高度 |
C.离子在C点时速度最大 |
D.离子到达B点后,将沿原曲线返回A点 |
如图所示,第二、三象限存在足够大的匀强电场,电场强度为E,方向平行于纸面向上,一个质量为m,电量为q的正粒子,在x轴上M点(-4r,0)处以某一水平速度释放,粒子经过y轴上N点(0,2r)进入第一象限,第一象限存在一个足够大的匀强磁场,其磁感应强度B=2,方向垂直于纸面向外,第四象限存在另一个足够大的匀强磁场,其磁感应强度B=2,方向垂直于纸面向里,不计粒子重力,r为坐标轴每个小格的标度,试求:
(1)粒子初速度v0;
(2)粒子第1次穿过x轴时的速度大小和方向;
(3)画出粒子在磁场中运动轨迹并求出粒子第n次穿过x轴时的位置坐标。