名校
1 . 同位素分析仪如图(a)所示,感光胶片在x轴垂直纸面放置,取O为坐标原点,y轴垂直纸面向内。离子从离子源飘出,经加速电压U加速后沿直线进入磁感应强度为B的匀强磁场,经磁场偏转半个周期后离子打在放在OC的胶片上,使胶片曝光。两种离子的电荷量均为q,质量分别为m和。离子均匀进入加速电场的速度不计,加速电压为U。不考虑相对论效应及离子间的相互作用,不考虑电场变化产生的磁场。
(1)两种离子在胶片上感光位置的距离;
(2)若磁场的磁感应强度在范围内变化,能使两种离子在胶片上的痕迹能分开,求的最大值;
(3)若在磁场区域加一个向内的匀强电场E,磁感应强度仍为B,离子源包含各种比荷的离子,这些离子在胶片上痕迹的曲线方程;
(4)对质量m、电量q的离子,加上图(b)和图(c)的电压和电场,离子在电场及磁场中运动的时间远小于电压的变化周期,求胶片上感光区域的面积,并判断感光区域内离子是否均匀打在上面。
(1)两种离子在胶片上感光位置的距离;
(2)若磁场的磁感应强度在范围内变化,能使两种离子在胶片上的痕迹能分开,求的最大值;
(3)若在磁场区域加一个向内的匀强电场E,磁感应强度仍为B,离子源包含各种比荷的离子,这些离子在胶片上痕迹的曲线方程;
(4)对质量m、电量q的离子,加上图(b)和图(c)的电压和电场,离子在电场及磁场中运动的时间远小于电压的变化周期,求胶片上感光区域的面积,并判断感光区域内离子是否均匀打在上面。
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2 . 如图是某研究小组设计的探测宇宙空间粒子的装置截面图,间距为d的平行金属极板a、b之间存在着匀强磁场和匀强电场,其磁感应强度大小B1=B,方向垂直纸面向里,在极板a、b之间电压可在范围内调节。探测区域(包括区域Ⅰ和区域Ⅱ)内存在着两个磁场方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B2(大小未知)且可同步调节。已知两平行板C、D间距为4d,MN为板C、D的中心线,在板D内侧表面放置长为9d,厚度不计的探测板PQ,其中点与极板a、b的中心线相交于O点。以O为原点,沿D板建立x坐标轴。现有一束比荷均为k的正、负粒子平行极板a、b射入,假设只有沿直线通过极板a、b之间的粒子才能进入探测区域,忽略粒子的重力及它们之间的相互作用。
(1)若U=2kB2d2,B2=B,有一正粒子平行且靠近极板a表面进入探测区域,求该粒子打在探测板上的位置x;
(2)要使所有进入探测区域的正粒子都能打到探测板上,求B2的最大值Bm;
(3)要使所有进入探测区域的正、负粒子都能打到探测板上,且正粒子和负粒子打在探测板上的区域不重叠,求B2的取值范围。
(1)若U=2kB2d2,B2=B,有一正粒子平行且靠近极板a表面进入探测区域,求该粒子打在探测板上的位置x;
(2)要使所有进入探测区域的正粒子都能打到探测板上,求B2的最大值Bm;
(3)要使所有进入探测区域的正、负粒子都能打到探测板上,且正粒子和负粒子打在探测板上的区域不重叠,求B2的取值范围。
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名校
3 . 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m1,m2,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B1(B1大小未知)。忽略粒子间的相互作用力及所受重力。若质量为m1的原子核恰好沿直线(图中虚线)从O点射入下方磁场。
(1)判断速度选择器中磁场的方向,并求质量为m2的核进入速度选择器时的速度。
(2)质量为m2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,其中,求该原子核离开ab边界时垂直于ab边界的速度分量。
(3)接上一问,若已知,当磁场B1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。
(1)判断速度选择器中磁场的方向,并求质量为m2的核进入速度选择器时的速度。
(2)质量为m2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,其中,求该原子核离开ab边界时垂直于ab边界的速度分量。
(3)接上一问,若已知,当磁场B1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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真题
名校
4 . 在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为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R1和R2的四分之一圆环,其两端中心位置M和N处各有一个小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体,其偏转系统的底面与晶圆所在水平面平行,间距也为L。当偏转系统不加电场及磁场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点(即图中坐标原点,x轴垂直纸面向外)。整个系统置于真空中,不计离子重力,打在晶圆上的离子,经过电场和磁场偏转的角度都很小。当α很小时,有,。求:
(1)离子通过速度选择器后的速度大小v和磁分析器选择出来离子的比荷;
(2)偏转系统仅加电场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示;
(3)偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示;
(4)偏转系统同时加上电场和磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示,并说明理由。
(1)离子通过速度选择器后的速度大小v和磁分析器选择出来离子的比荷;
(2)偏转系统仅加电场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示;
(3)偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示;
(4)偏转系统同时加上电场和磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)表示,并说明理由。
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2021-01-09更新
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10842次组卷
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24卷引用:2021届浙江省1月普通高校招生选考物理试题
2021届浙江省1月普通高校招生选考物理试题(已下线)专题20 电学计算题——2020-22年三年浙江卷高考汇编(已下线)专题11 磁场——2018-22年五年浙江卷高考汇编(已下线)专题11 磁场——2020-22年三年浙江卷高考汇编(已下线)专题20 电学计算题——2018-22年五年浙江卷高考汇编(已下线)《2021届高考物理二轮复习考点优化训练》:磁场计算题2021届天津市普通高中高三学业水平等级性考试物理模拟试题(三)2021届江苏省常州市前黄高级中学高三下学期一模适应性考试物理试题(已下线)2022年高考物理一轮复习真题考点分类训练-专题7 磁场及其综合应用广东省韶关市武江区广东北江实验中学2020-2021学年高二下学期第一次月考物理试题(已下线)专题21 电学计算题-2021年高考真题和模拟题物理分项汇编(已下线)2022年高考考前20天终极冲刺攻略(三)【物理】 -倒计时第11天 磁场2023版 优化设计 高考总复习 第十章 专题5带电粒子在复合场中的运动(已下线)专题13 磁场(一)-十年(2013-2022)高考物理真题分项汇编(全国通用)(已下线)专题3.4 带电粒子在复合场运动(练)-2023年高考物理二轮复习讲练测(新高考专用)(已下线)专题7.4 计算题高考新动向-2023届高考物理二、三轮复习总攻略(已下线)专题20 电学综合计算题-学易金卷:五年(2019-2023)高考物理真题分项汇编(全国通用)(已下线)13.10电磁感应+带电粒子在电磁场中运动-2024年高考物理一轮复习100考点100讲2023届天津市西青区杨柳青第一中学高三下学期全真模拟检测物理试题(已下线)12.12粒子在立体空间电磁场中的运动-2024年高考物理一轮复习100考点100讲(已下线)专题45 带电粒子在有边界磁场运动-学易金卷:十年(2014-2023)高考物理真题分项汇编(全国通用)(已下线)11.5 专题 洛伦兹力与现代科技(讲)2024步步高大二轮 第一篇 专题三 培优点6 带电粒子在立体空间的运动(已下线)14讲 带电粒子在电磁场中的综合应用 (讲)
5 . 质谱仪在同位素分析、化学分析、生命科学分析中有广泛的应用。如图为一种单聚焦磁偏转质谱仪工作原理示意图,在以O为圆心,OH为对称轴,夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直纸面的匀强磁场。离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成零),经加速电压U0加速后,从A点进入偏转电场,如果不加偏转电压,比荷为的离子将沿AB垂直磁场左边界进入扇形磁场,经过扇形区域,最后从磁场右边界穿出到达收集点D,其中,,B点是MN的中点,收集点D和AB段中点对称于OH轴;如果加上一个如图所示的极小的偏转电压,该离子束中比荷为的离子都能汇聚到D点。试求:
(1)离子到达A点时的速度大小;
(2)磁感应强度的大小和方向;
(3)如果离子经过偏转电场后偏转角为,其磁场中的轨道半径和在磁场中运动的时间。
(1)离子到达A点时的速度大小;
(2)磁感应强度的大小和方向;
(3)如果离子经过偏转电场后偏转角为,其磁场中的轨道半径和在磁场中运动的时间。
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6 . 质谱仪可以测定有机化合物分子结构,质谱仪的结构如图1所示。有机物的气体分子从样品室注入“离子化”室,在高能电子作用下,样品气体分子离子化或碎裂成离子(如C2H6离子化后得到C2H6+、C2H2+、CH4+等)。若离子化后的离子均带一个单位的正电荷e,初速度为零,此后经过高压电源区、圆形磁场室,真空管,最后在记录仪上得到离子,通过处理就可以得到离子质荷比(m/e),进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。
(1)请说明高压电源A端应接“正极”还是“负极”,磁场室的磁场方向“垂直纸面向里”还是“垂直纸面向外”;
(2)C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后,出现了轨迹I和II,试判定它们各自对应的轨迹,并说明原因;
(3)若磁感应强度为B时,记录仪接收到一个明显信号,求与该信号对应的离子质荷比(m/e);
(4)调节磁场室磁场的大小,在记录仪上可得到不同的离子。设离子的质荷比为β,磁感应强度大小为B,为研究方便可作B-β关系图线.当磁感应强度调至B0时,记录仪上得到的是H+,若H+的质荷比为β0,其B-β关系图线如图2所示,请作出记录仪上得到了CH4+时的B-β的关系图线.
(1)请说明高压电源A端应接“正极”还是“负极”,磁场室的磁场方向“垂直纸面向里”还是“垂直纸面向外”;
(2)C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后,出现了轨迹I和II,试判定它们各自对应的轨迹,并说明原因;
(3)若磁感应强度为B时,记录仪接收到一个明显信号,求与该信号对应的离子质荷比(m/e);
(4)调节磁场室磁场的大小,在记录仪上可得到不同的离子。设离子的质荷比为β,磁感应强度大小为B,为研究方便可作B-β关系图线.当磁感应强度调至B0时,记录仪上得到的是H+,若H+的质荷比为β0,其B-β关系图线如图2所示,请作出记录仪上得到了CH4+时的B-β的关系图线.
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