质谱仪补充练习——会考原题

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1、高二物理会考复习质谱仪部分。资料整理：郑锋士1（11年春季北京会考）如图16所示，M、N为正对着竖直放置的金属板，其中N板的正中央有一个小孔，M、N板间的电压U1=1.0×103V．P、Q为正对着水平放置的金属板，板长L=10cm，两板间的距离d=12cm，两板间的电压U2=2.4×103V．P、Q板的右侧存在方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，其中虚线为磁场的左右边界，边界之间的距离l=60cm，竖直方向磁场足够宽．一个比荷=5.0×104C/kg的带正电粒子，从静止开始经M、N板间的电压U1加速后，沿P、Q板间的中心线进入P、Q间，并最终进入磁场区域．整个装置处于

2、真空中，不计重力影响．（1）求粒子进入P、Q板间时速度υ的大小；（2）若粒子进入磁场后，恰好没有从磁场的右边界射出，求匀强磁场的磁感应强度B的大小．lBU1υMNPQL图16d2（09年春北京会考）－B2abB1＋OA图14P1P2MN如图14所示，两平行金属板P1和P2之间的距离为d、电压为U，板间存在磁感应强度为B1的匀强磁场.一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动.粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中，在洛伦兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点.已知粒子的质量为m，电荷量为q.不计粒子重力

3、.求：（1）粒子做匀速直线运动的速度v；（2）O、A两点间的距离x.4高二物理会考复习质谱仪部分。资料整理：郑锋士3（10年夏北京会考）如图16所示，两块完全相同的长方形金属板正对着水平放置，在两板间存在着匀强电场和匀强磁场．匀强电场的场强为E、方向竖直向下，匀强磁场的磁感应强度为B、方向垂直纸面向里．O点为两板左端点连线的中点．一质量为m、电荷量为+q的粒子以垂直于电场和磁场方向的速度从O点射入两板间，粒子恰好做匀速直线运动．不计重力影响．OBE图16（1）求粒子做匀速直线运动速度v的大小；（2）保持板间磁场不变而撤去电场，当粒子射入板间的位置和速度不变时，粒子

4、恰好从上板的左边缘射出场区．求电场未撤去时，两板间的电势差U．4（10年春北京会考）Oxyv0AP(a，-b)图13如图13所示，真空中有直角坐标系xOy，P（a，-b）是坐标系中的一个点，a、b均为大于0的常数.在y≥0的区域内存在着垂直于xOy平面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子A从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射出，粒子A恰好通过P点.不计粒子重力.求：（1）磁感应强度B的大小和方向；（2）粒子A从O点运动到P点的时间t.图14vBPQMN5（09年夏北京会考）如图14所示，在虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一个质量

5、为m、电荷量为q的带负电的粒子从P点以垂直MN的速度v进入磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，一段时间后从Q点离开磁场.不计粒子的重力.求：（1）P、Q两点间的距离；（2）粒子在磁场中运动的时间.4高二物理会考复习质谱仪部分。资料整理：郑锋士参考答案：lBU1υMNPQL答图２θθrrＯ1（1）粒子在M、N间运动时，根据动能定理得粒子进入P、Q板间时速度υ=m/s（2）设粒子在P、Q板间运动的时间为t．粒子的加速度粒子在竖直方向的速度υy=at粒子的水平位移L=υt若粒子穿出P、Q板间时速度偏向角为θ，则所以θ=45°．粒子穿出P、Q板间时的速度υ1=粒子在匀强磁场

6、中做匀速圆周运动时，轨迹如答图２所示，粒子进入磁场时速度的大小为υ1，速度的方向与水平方向的夹角也为θ，所以因为洛伦兹力提供向心力，则解得B=0.8T2（1）两平行金属板间的电场强度带电粒子在两板间做匀速直线运动，所受电场力与洛伦兹力平衡，即解得粒子的速度（2）粒子在磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律粒子做圆周运动的半径由题意可知=2R解得O、A两点间的距离x=3（1）因为粒子做匀速直线运动，所以粒子运动的速度（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力得粒子轨迹的半径4高二物理会考复习质谱仪部分。资料整理：郑锋士

7、两板间距离两板间电势差的大小解得4（1）磁场方向垂直纸面向外A在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径由洛伦兹力提供向心力得（2）A在磁场中运动的时间A从离开磁场到经过P点经历的时间A从O运动到P的时间t=t1+t2得5（1）洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律解得P、Q两点间的距离（2）带电粒子运动的周期带电粒子在磁场中运动的时间4