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)和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?
(1)速度选择器中匀强电场的场强大小E;
(2)和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?
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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m、e、B、L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。
(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m、e、B、L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。
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真题
名校
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: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
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2021届浙江省1月普通高校招生选考物理试题(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(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(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)