组卷网 > 知识点选题 > 基于速度选择器的质谱仪
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解析
| 共计 3 道试题
2024·福建福州·三模
1 . 质谱仪是分析研究同位素的重要仪器。如图甲为某质谱仪的截面图,速度很小的带电粒子从O点进入电压为的加速电场,加速后经狭缝进入磁感应强度为的速度选择器,沿直线运动从狭缝S垂直直线边界MN进入磁分析器,速度与磁感应强度为的匀强磁场垂直,经偏转最终打在照相底片上。粒子质量为m、电荷量为q。不计粒子重力。求:
(1)速度选择器中匀强电场的场强大小E
(2)是互为同位素的原子核,若保持不变,改变E,原子核沿直线通过速度选择器,最终打到照相底片的位置到狭缝S的距离之比为k,则的质量之比
(3)某次实验,由于加速电场和速度选择器场强出现微小波动,并考虑狭缝S有一定的宽度且为d,使得粒子从S射出时速度大小在,方向与边界MN垂直线间的夹角范围为,如图乙所示,则粒子打在照相底片上沿MN方向的宽度为多少?

2024-05-15更新 | 573次组卷 | 2卷引用:押广东卷计算题3 电磁学计算题-备战2024年高考物理临考题号押题(广东卷)
2 . 如图甲所示为一种可用于检测和分离同位素的装置,大量带电粒子从加速电场的上边缘由静止释放,通过宽度为L的狭缝MN,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场后,均打到照相底片上.若释放的粒子是质子和氘核,其电荷量均为,质量分别为m和2m,不考虑重力及粒子之间的相互作用。
(1)若加速电场的电势差为U,求质子打在照相底片上的位置到M点的最小距离;
(2)要使质子和氘核在照相底片上形成的谱线带能够完全分离,求加速电场的电势差应满足的条件;(用meBL表示)
(3)某同学将该装置的狭缝宽度减小到可忽略的程度,将狭缝下方的磁场改为水平向左、电场强度大小为E的匀强电场,并在狭缝MN下方距离为d处水平放置照相底片(如图乙),请推导静止释放的质子,通过两个电场后在照相底片上形成的谱线距狭缝的水平距离x与加速电场的电势差U的关系式,并判断该改装装置能否用于检测和分离同位素。
   
2023-12-03更新 | 790次组卷 | 1卷引用:2024届广东省普通高中高三上学期毕业班第二次调研考试物理卷
3 . 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R1R2的四分之一圆环,其两端中心位置MN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(xy)表示;
(3)偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(xy)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(xy)表示,并说明理由。
2021-01-09更新 | 10842次组卷 | 24卷引用: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
共计 平均难度:一般