Масс-спектрометрами называют устройства, с помощью которых можно измерять массы заряженных частиц, например, ядер различных атомов. Масс-спектрометры используются для разделения изотопов, то есть ядер атомов с одинаковым зарядом, но с разными массовыми числами (см. §6.5), например, и
В масс-спектрометрах заряженные частицы движутся в камере, в которой создан высокий вакуум, в однородном магнитном поле. Частицы влетают в камеру, предварительно пролетев через селектор скоростей. Траектории частиц представляют собой дуги окружностей радиусов
Компьютерная модель позволяет изменять индукцию магнитного поля B и скорость частиц υ. Опыт по разделению изотопов может быть выполнен для изотопов углерода, неона и урана, а также для изотопов неизвестного вещества.
Вопрос №1
Четыре частицы, имеющие одинаковые заряды, влетели с одинаковыми скоростями из точки A в магнитное поле. Каков знак заряда и какая частица имеет наибольшую массу?
Вопрос №2
Две частицы, имеющие одинаковые заряды, влетели с одинаковыми скоростями из точки A в магнитное поле. Каков знак заряда и какая частица имеет наибольшую массу?
Вопрос №3
Два ядра атома кислорода влетают в однородное магнитное поле. Как соотносятся скорости движения ядер?
Вопрос №4
Ядро атома азота движется со скоростью υ в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R. Каким будет радиус окружности, если скорость атома азота уменьшилась вдвое, в индукция магнитного поля возросла в 2 раза?
Вопрос №5
Альфа-частица движется со скоростью υ в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R. Каким будет радиус окружности, если скорость α-частицы возрастет в два раза, а индукция магнитного поля возрастет в 4 раза?
Вопрос №6
Альфа-частица влетает в однородное магнитное поле с индукцией B = 1 Тл со скоростью υ = 5·106 м/с перпендикулярно линиям индукции. Определить радиус окружности, по которой движется частица. Масса α-частицы m = 6,65·10–27 кг.
Вопрос №7
Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью 1,6·107 м/с перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. Определить модуль магнитной индукции, если электрон движется по окружности радиуса 0,1 см.
Задача №1
Скорость ядер атомов неона Ne20 и Ne22 υ = 5000 км/с. Определить радиусы окружностей, по которым будут двигаться ядра атомов неона в магнитном поле с индукцией B = 5,7 Тл. Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
R1 = см R2 = см
Задача №2
Скорость ядер атомов урана U235 и U238 υ = 5000 км/с. Определить радиусы окружностей, по которым будут двигаться ядра атомов урана в магнитном поле с индукцией B = 5,7 Тл. Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
R1 = см R2 = см
Задача №3
Скорость ядер атомов урана U235 и U238 υ = 5000 км/с. Как изменятся радиусы окружностей, по которым будут двигаться ядра атомов урана, если индукция магнитного поля увеличится от B = 5,7 Тл в 2 раза, и чему численно они станут равны? Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
R1 = см R2 = см
Задача №4
Индукция магнитного поля B = 5,0 Тл, ядра атомов углерода С12 и С14 движутся с одинаковыми скоростями по окружностям, радиусы которых равны соответственно R1 = 12,4 см, R2 = 14,5 см. Определить скорость ядер атомов углерода С12 и С14. Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
υ = км/с
Задача №5
Индукция магнитного поля B = 10,0 Тл, ядра атомов углерода С12 и С14 движутся с одинаковыми скоростями по окружностям, радиусы которых равны соответственно R1 = 10,0 см, R2 = 11,6 см. Определить скорость ядер атомов углерода С12 и С14. Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
υ = км/с
Задача №6
Индукция магнитного поля B = 5,0 Тл, ядра атомов углерода С12 и С14 движутся с одинаковыми скоростями по окружностям, радиусы которых равны соответственно R1 = 12,4 см, R2 = 14,5 см. Как изменятся радиусы окружностей, по которым движутся ядра атомов углерода, если индукция магнитного поля увеличится в 2 раза, а скорость ядер уменьшится в 2 раза? Провести компьютерный эксперимент и проверить свой ответ.
R1 = см R2 = см
Вопросы для лабораторных работ Задачи для лабораторных работ