Принцип работы масс-спектрографа — задача с подробным решением
📋 Условие задачи
Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведенного списка. Масс-спектрограф — это прибор для разделения ионов по величине отношения их заряда к массе. В самой простой модификации схема прибора представлена на рисунке. Исследуемый образец специальными методами (испарением, электронным ударом) переводится в газообразное состояние, затем образовавшийся газ ионизируется в источнике 1. Затем ионы ускоряются ________ (А) полем и формируются в узкий пучок в ускоряющем устройстве 2, после чего через узкую входную щель попадают в камеру 3, в которой создано однородное ________ (Б) поле.
💡 Ключевая идея: Главная идея: электрическое поле ускоряет ионы, а магнитное поле заставляет их двигаться по окружности, радиус которой зависит от массы и заряда.
📖 Пошаговое решение
1
Шаг 1: Вспоминаем, что для ускорения заряженных частиц используют электрическое поле. Оно совершает работу над ионами, увеличивая их кинетическую энергию. Поэтому в пропуск (А) вставляем «электрическим».
2
Шаг 2: После ускорения ионы попадают в камеру, где создано однородное поле, которое должно искривлять их траекторию и разделять по отношению заряд/масса. Магнитное поле действует на движущиеся заряды силой Лоренца, заставляя их двигаться по дугам разного радиуса. Поэтому в пропуск (Б) вставляем «магнитное».
3
Шаг 3: Проверяем логику текста: сначала ионам придают скорость электрическим полем, затем их сортирует магнитное поле. Это соответствует реальному устройству и принципу действия масс-спектрографа.
Ответ
А – электрическим, Б – магнитное
⚠️ Типичные ошибки
Ошибка 1: Подстановка «магнитным» в пропуск (А). Магнитное поле не ускоряет частицы, так как сила Лоренца не совершает работы и не меняет величину скорости.
Ошибка 2: Подстановка «электрическим» в пропуск (Б). Постоянное электрическое поле не позволит разделить ионы по удельным зарядам, они бы просто продолжали ускоряться или отклонялись одинаково.
❓ Частые вопросы
Почему в масс-спектрографе ионы сначала ускоряют электрическим полем?
Чтобы придать им одинаковую кинетическую энергию, которую потом можно сопоставить с радиусом траектории в магнитном поле.
Как магнитное поле разделяет ионы с разным отношением заряда к массе?
На движущийся заряд действует сила Лоренца, заставляя его двигаться по окружности. Радиус этой окружности зависит от скорости, заряда, массы и индукции магнитного поля. При одинаковой скорости частицы с разной массой пойдут по разным радиусам.
Есть похожая задача?
Загрузи фото домашнего задания — Nebula разберёт с тобой по шагам.
Не даёт готовые ответы: учит понимать и думать самостоятельно.