组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在复合场中的运动 > 质谱仪 > 基于速度选择器的质谱仪
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:94 题号:21993990
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加速后进入速度选择器,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,方向垂直纸面向外。在边界线ab下方有方向垂直纸面向外、大小为的匀强磁场。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)加速电场的电压大小,
(2)质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小;
(3)质量为的原子核离开速度选择器进入ab边界下方的磁场时,离点的距离为d,若,则质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离。

相似题推荐

解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】某种质谱仪的原理如图,高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间,板间有方向如图,大小为E的匀强电场,还有垂直于纸面,磁感应强度为的匀强磁场(图中未画出)。符合条件的原子核能从C沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外,接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上,其位置由OPOD的夹角描述,不考虑原子核所受重力,电子电量为e,则:
(1)若某原子核的原子序数为Z,实验中接收器在所对应位置能接收到原子核,求该原子核的质量m
(2)现用此仪器分析氢的同位素,若在的位置能接收到氕核,那么应该将接收器放于哪个位置能接收到氚核?(用表示)
   
2023-08-05更新 | 159次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐2】在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图,是离子注入工作原理示意图,正离子质量为m,电荷量为q,经电场加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的正离子,经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B。方向均垂直纸向外;速度选择和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1R2的四分之一圆弧,其两端中心位置MN处各有一小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体,晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时,正离子恰好竖直注入到晶圆上的O点,O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系,x轴垂直纸面向外。整个系统处于真空中,不计正离子重力,经过偏转系统直接打在晶圆上的正离子偏转的角度都很小,已知当α很小时,满足:sinα=α
(1)求正离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的正离子的比荷
(2)当偏转系统仅加电场时,设正离子注入到晶圆上的位置坐标(x1y1),求x1
(3)当偏转系统仅加磁场时,设正离子注入到晶圆上的位置坐标为(x2y2),请利用题设条件证明:y2=x1
(4)当偏转系统同时加上电场和磁场时,求正离子注入到晶圆上的位置坐标(x3y3),并简要说明理由。

2021-04-10更新 | 573次组卷
解答题 | 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

2016-12-07更新 | 1501次组卷
共计 平均难度:一般