如图所示是某种质谱仪的结构简化图。质量为m、电荷量为+q的粒子束恰能沿直线通过速度选择器,并从环状D形盒的中缝(宽度略大于粒子直径)射入磁感应强度为B0、方向垂直纸面指向里的环形磁场区域。环状D形盒的外半径为2R,内半径为R,外壳的厚度不计,出口M、N之间放置照相底片,底片能记录粒子经过出口时的位置。已知速度选择器中电场强度大小为E,方向水平向左,磁感应强度大小为B(磁场方向未画出)。不计粒子重力,若带电粒子能够打到照相底片,求:
(1)B的方向以及粒子进入环形D形盒时的速度大小;
(2)环状D形盒中的磁感应强度B0的大小范围。
(1)B的方向以及粒子进入环形D形盒时的速度大小;
(2)环状D形盒中的磁感应强度B0的大小范围。
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广东省佛山市南海区2023-2024学年高三上学期摸底测试物理试题广东省湛江市2023-2024学年高二上学期1月期末调研物理试题广东省湛江市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题(已下线)选择性必修二 第一章 课时04 质谱仪与回旋加速器 进阶拓展
更新时间:2023-09-11 08:57:07
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【知识点】 基于速度选择器的质谱仪
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图甲所示,是一台质谱仪的简化结构模型。大量质量为
、电荷量为
的
粒子(即
核),从容器A下方飘入电势差为
的加速电场中,其初速度可视为0。若偏转电场不加电压,
粒子经加速后,将沿偏转电场的中轴线(图中虚线路径)出射后紧跟着马上垂直屏的方向射入一垂直纸面向外的匀强磁场中,经磁场偏转后击中屏。现在偏转电场两极间加上如图乙所示随时间变化的电压,其中
远大于粒子经过偏转电场的时间。偏转电场两板间宽度
,两极板正对区域可视为匀强电场,正对区域以外的电场忽略不计。不计粒子所受重力和阻力,求:
(1)
粒子出加速电场时速度
的大小;
(2)为使
粒子经偏转电场后能全部进入偏转磁场,偏转电场极板长度的取值范围;
(3)当偏转电场极板长度
时,若容器
中除了题干中已知的
粒子外,还存在另一种粒子氚核
,为使两种粒子均能击中屏且击中屏的位置没有重叠,则偏转磁场的磁感应强度不能超过多少?
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(1)
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(2)为使
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(3)当偏转电场极板长度
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示为一同位素原子核分离器的原理图。有两种同位素,电荷量为q,质量分别为
,其中
。从同一位置A点由静止出发通过同一加速电场进入速度选择器,速度选择器中的电场强度为E,方向向右,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面。在边界线ab下方有垂直纸面向外的匀强磁场。
(
大小未知)。忽略粒子间的相互作用力及所受重力。若质量为
的原子核恰好沿直线(图中虚线)从O点射入磁场。求:
(1)判断速度选择器中磁场的方向,并求质量为
的核进入速度选择器时的速度;
(2)质量为
的原子核离开速度选择器时在O点左侧还是右侧?设其通过ab边界时,离O点的距离为d,求该原子核离开ab边界时速度;
(3)接上一问,若
,
,当磁场
大小为多少时,两种同位素核第一次回到ab边界,将击中ab边界上同一点。
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(1)判断速度选择器中磁场的方向,并求质量为
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(2)质量为
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(3)接上一问,若
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较难
(0.4)
真题
名校
【推荐3】磁谱仪是测量
能谱的重要仪器.磁谱仪的工作原理如图所示,放射源s发出质量为m、电量为q的粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,被限束光栏Q限制在
的小角度内,
粒子经磁场偏转后打到与束光栏平行的感光片P上。(重力影响不计)
(1)若能量在E~E+ΔE(ΔE>0,且ΔE<<E)范围内的
粒子均垂直于限束光栏的方向进入磁场.试求这些
粒子打在胶片上的范围Δx1;
(2)实际上,限束光栏有一定的宽度,
粒子将在
角内进入磁场,试求能量均为E的
粒子打到感光胶片上的范围Δx2。
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(1)若能量在E~E+ΔE(ΔE>0,且ΔE<<E)范围内的
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(2)实际上,限束光栏有一定的宽度,
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