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织女星与地球相距约2.6×1014km,则地球上看见织女星所发出的光实际上是多少年前发出的?

网友投稿  2023-04-06 00:00:00  零零社区

◎ 题目

有一种质谱仪的工作原理图如图所示,加速电场的电压为U,静电分析器中有会聚电场,即与圆心O1等距各点的电场强度大小相同,方向沿径向指向圆心O1。磁分析器中以O2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边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界,又垂直于磁场方向射入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器。已知磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B。
(1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(2)求出Q点与圆心O2的距离为d;
(3)若仅离子的质量变为m1(m1≠m),而离子的电荷量q及其他条件不变,试判断该离子能否还从Q点射出磁分析器,并简要说明理由。

◎ 答案

解:(1)设离子进入静电分析器时的速度为v,离子在加速电场中加速的过程中,根据动能定理有
 ①
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
 ②
由①②解得
(2)离子在磁分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
 ④
由题意可知,圆周运动的轨道半径r=d ⑤
由②④⑤式解得
(3)设质量为m1的离子经加速电场加速后,速度为v1,根据动能定理有
 ⑦
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
 ⑧
由①②⑦⑧解得,质量为m1的离子在静电分析器中作匀速圆周运动的轨道半径
仍从N点射出静电分析器,由P点射入磁分析器
由②④式可知,离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径
,所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁分析器

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“织女星与地球相距约2.6×1014km,则地球上看见织女星所发出的光实际上是多少年前发出的?…”主要考查了你对  【质谱仪】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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