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(18分)

图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为说明: 6ec8aac122bd4f6e,静电分析器中与圆心说明: 6ec8aac122bd4f6e等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以说明: 6ec8aac122bd4f6e为圆心、圆心角为90°的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右端面平行。由离子源发出的一质量为说明: 6ec8aac122bd4f6e、电荷量说明: 6ec8aac122bd4f6e为的正离子(初速度为零,重力不计)经加速电场加速后,从说明: 6ec8aac122bd4f6e点从垂直于电场方向进入静电分析器,沿半径为说明: 6ec8aac122bd4f6e的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,从说明: 6ec8aac122bd4f6e点射出,接着由说明: 6ec8aac122bd4f6e点垂直磁分析器的左边界射入,最后垂直于下边界从说明: 6ec8aac122bd4f6e点射出并进入收集器。已知说明: 6ec8aac122bd4f6e点与圆心说明: 6ec8aac122bd4f6e的距离为说明: 6ec8aac122bd4f6e。求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)磁分析器中磁场的磁感应强度说明: 6ec8aac122bd4f6e的大小和方向;

(2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度说明: 6ec8aac122bd4f6e的大小;

(3)现将离子换成质量为说明: 6ec8aac122bd4f6e、电荷量仍为说明: 6ec8aac122bd4f6e的另一种正离子,其它条件不变。试分析指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在说明: 6ec8aac122bd4f6e点的左侧还是右侧?

 

答案:
(1),磁场方向垂直于纸面向外 (2) (3)左侧 【解析】(1)离于在加速电场中加速,设进人静电分析器的速度为v,根据动能定理                                                       ①      (2分) 离子射出静电分析器的速度仍为v,在磁分析器中.离于在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.设轨道半径为r,根据牛顿定律                                                        ②      (2分) 依题意知r=d                                                     ③      (2分) 由①、②、③式解得                                   ④       (2分) 由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外                                     (2分) (2)在静电分析器中,离于在电场力作用下做匀速圆周运动.根据牛顿定律                                                         ⑤       (2分) 由①、⑤式解得                                             ⑥      (2分) (3)该离子仍由P点垂直于磁场左边界进入磁分析器                          (2分) 该离子射出磁场的位置在Q点的左侧                                         (2分)
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