速度选择器 知识点题库

如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和 匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论(  )

A . 它们的动能一定各不相同 B . 它们的电荷量一定各不相同 C . 它们的质量一定各不相同 D . 它们的电荷量与质量之比一定各不相同
如图是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有(   )

A . 带正电的矿粉落在右侧 B . 电场力对矿粉做正功 C . 带负电的矿粉电势能变大 D . 带正电的矿粉电势能变大

如图甲所示,在坐标系xOy平面内,y轴的左侧,有一个速度选择器,其中的电场强度为E,磁感应强度为B0 , 粒子源不断地释放出沿x轴正方向运动,质量均为m、电量均为+q、速度大小不同的粒子,在y轴的右侧有一匀强磁场、磁感应强度大小恒为B,方向垂直于xOy平面,且随时间做周期性变化(不计其产生的电场对粒子的影响),规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正,如图乙所示,在离y轴足够远的地方有一个与y轴平行的荧光屏,假设带电粒子在y轴右侧运动的时间达到磁场的一个变化周期之后,失去电量变成中性粒子(粒子的重力可以忽略不计).

  1. (1) 从O点射入周期性变化磁场的粒子速度多大;

  2. (2) 如果磁场的变化周期恒定为T= ,要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子运动时间等于磁场的一个变化周期,则荧光屏离开y轴的距离至少多大;

  3. (3) 如果磁场的变化周期T可以改变,试求从t=0时刻经过原点O的粒子打在荧光屏上的位置离x轴的距离与磁场变化周期T的关系.

如图是质谱仪的原理图,若速度相同的同一束粒子沿极板P1、P2的轴线射入电磁场区域,由小孔S0射入右边的偏转磁场B2中,运动轨迹如图所示,不计粒子重力.下列相关说法中正确的是(   )

A . 该束带电粒子带负电 B . 速度选择器的P1极板带负电 C . 在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大 D . 在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷 越小
如图所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为B,方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射入,为使粒子流经磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于这处电场场强大小和方向的说法中,正确的是(   )

A . 大小为 ,粒子带正电时,方向向上 B . 大小为 ,粒子带负电时,方向向上 C . 大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关 D . 大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关
如图是质谱仪的工作原理示意图,电荷量相同的带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平加速电场板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2 , 平板S速度选择器下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是(  )

A . 质谱仪是给同位素加速的工具 B . 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D . 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的质量越小
如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源两极上,右边有一挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束离子(不计重力),这些离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分为如图三束,则下列判断正确的是(    )

A . 这三束离子的速度一定不相同 B . 这三束离子的比荷一定相同 C . 若将这三束离子改为相反电性而其他条件不变的离子则仍能从d孔射出 D . a、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a
如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子的重力不计。已知速度为v0的质子流可以从a点沿直线运动到b点,以下说法正确的是(    )

A . 速度为v0的α射线(He核流)也可以从a沿直线运动到b点; B . 速度为v0的β射线(电子流)也可以从a沿直线运动到b点; C . 速度为v0的质子流也可以从b沿直线运动到a点; D . 速度大于v0的γ射线(光子流,不带电)也可以从a沿直线运动到b点
如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源两极上,右边有一挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在a、b两板间还存在着匀强电场E,从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成3束,则下列判断正确的是(   )

A . 这三束正离子的速度一定不相同 B . 这三束正离子的质量一定不相同 C . 这三束正离子的电荷量一定不相同 D . 这三束正离子的比荷一定不相同
英国物理学家阿斯顿因首次制成质谱仪,并用此对同位素进行了研究,而荣获1922年的诺贝尔化学奖。如图所示,P1、P2两极板间同时存在相互垂直的电场和磁场,氚核和α粒子都沿直线运动,然后射入同一匀强磁场,最终打在照相底片上的C、D两点,已知氚核的质量约为质子的3倍,带正电荷,电荷量是一个元电荷,α粒子即氦原子核,质量约为质子的4倍,带正电荷,电荷量为元电荷的2倍,氚核、α粒子射出电场时的速度分别为v1、v2 , 不计粒子的重力,则下列说法正确的是(   )

A . B . C . 磁场的磁感应强度越大,CD间的距离越小 D . 磁场的磁感应强度越大,CD间的距离越大
如图所示为一速度选择器,两极板P、Q之间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.一束粒子流(重力不计)以速度v从a沿直线运动到b,则下列说法中正确的是 (  )

A . 粒子一定带正电 B . 粒子的带电性质不确定 C . 粒子的速度一定等于 D . 粒子的速度一定等于
如图所示为速度选择器装置,场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直。一带电量为+q,质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰沿直线穿过,则下列说法正确的是(   )

A . 若带电粒子带电量为+2q,粒子将向下偏转 B . 若带电粒子带电量为-2q,粒子仍能沿直线穿过 C . 若带电粒子速度为2v,粒子不与极板相碰,则从右侧射出时电势能一定增大 D . 若带电粒子从右侧水平射入,粒子仍能沿直线穿过
如图所示,有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同的(   )

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A . 质量 B . 速度 C . 电荷量 D . 动能
如图所示,图中甲部分为速度选择器,不论什么粒子(重力不计)只要以某一速率v0沿图示方向射入,便可以沿直线穿过。图中乙部分为偏转磁场B2 , 今有一带电粒子以速率v1(v1≠v0 , 方向与v0相同)射入速度选择器,穿过速度选择器后速率变为v2 , 沿图示的轨道飞入偏转磁场B2。则下述关系式中可能成立的是(   )

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A . v1>v0>v2 B . v0<v1<v2 C . v1>v2>v0 D . v0>v2>v1
在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子(   )

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A . 一定带正电 B . 速度v= C . 若速度v> ,粒子一定不能从板间射出 D . 若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动
如图所示是测量离子比荷的装置示意图。速度选择器两极板水平,板间加上竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。速度选择器右侧有水平放置的平行板电容器,极板长为l,板间距为 。建立竖直向上的直线坐标系 ,y轴到电容器极板右端的距离为l。离子源S能沿水平方向连续发射一定速度的正离子,调整速度选择器电场的场强为 ,磁场磁感应强度为 ,则离子沿水平虚线穿过速度选择器,后离子从电容器下极板的最左端紧靠极板进入电容器,若电容器内不加电场,则离子运动到O点;若电容器内加上竖直向上的匀强电场E(未知),离子将运动到y轴上某点,测出该点到O点距离y,可得到离子的比荷,不计离子重力及离子间相互作用。

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  1. (1) 求离子穿过速度选择器的速度;
  2. (2) 若 ,离子到达y轴时距O的距离为 ,求离子的比荷;
  3. (3) 改变E的值,运动到y轴的离子,其坐标值将发生变化,在图乙所示的坐标系内,画出运动到y轴的离子,其坐标值y随E值的变化关系。(图中标出必要的数据,不必写出计算过程)
质谱仪的基本构造如图所示。质量为 (待测的)、带电量为 的离子束由静止经加速电场后,进入速度选择器,速度选择器中有相互垂直的电场强度为 的匀强电场和磁感应强度为 的匀强磁场,之后进入磁感应强度为 的匀强磁场区域发生偏转。

  1. (1) 若该离子的偏转距离为 ,求离子的质量
  2. (2) 求加速电场的电压;
  3. (3) 在一次实验中 离子的偏转距离为 ,另一种带电量相同的氧的同位素离子的偏转距离为 。已知 离子的质量为 为原子质量单位),求另一种同位素离子的质量(保留两位小数,用原子质量单位 表示)。
关于下列四幅图的说法正确的是(    )

A . 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大动能增大,可增加电压U B . 图乙是磁流体发电机的结构示意图,正离子进入后会偏向B板,A板电势高于B板电势 C . 图丙是速度选择器的示意图,带电粒子(不计重力)能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是 D . 图丁是质谱仪的结构示意图,粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大
如图所示,在两水平金属板构成的器件中存在匀强电场与匀强磁场,电场强度和磁感应强度相互垂直,从点以水平速度进入的不计重力的带电粒子恰好能沿直线运动。下列说法正确的是(   )

A . 粒子一定带正电 B . 粒子的速度大小 C . 若增大 , 粒子所受的电场力做负功 D . 若粒子从点以水平速度进入器件,也恰好能做直线运动
电磁场与现代高科技密切关联,并有重要应用。下列说法正确的是(   )

A . 图甲的速度选择器能使速度的粒子沿直线匀速通过,均可使用 B . 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为 C . 图丙为回旋加速器,若增大D形盒狭缝之间的加速电压 , 则粒子的最大动能增大 D . 图丁为霍尔元件,若载流子带负电,稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势