1 . 质谱仪是检测和分离同位素的仪器。如图,速度选择器的磁感应强度为,方向垂直纸面向里,电场强度为。分离器中磁感应强度为,方向垂直纸面向外。离子室内充有大量氦的同位素离子,经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点平行于极板进入,选择出的部分离子通过小孔进入分离器的磁场中,在底片上形成3个有一定宽度分别对应、和三种离子的感光区域。第一片感光区域的中心到点的距离为。忽略离子的重力及相互间作用力,不计小孔的孔径。
(1)求沿直线运动通过速度选择器,并打在感光区域中心点离子的速度及比荷;
(2)以速度为从点射入的离子,其在速度选择器中的运动可视为速度为的匀速直线运动和速度为的匀速圆周运动的合运动﹐感光板上要出现3个有一定宽度的感光区域,求该速度选择器极板的最小长度;
(3)在(2)的情况下,为能区分3种离子,求该速度选择器的极板间最大间距。
(1)求沿直线运动通过速度选择器,并打在感光区域中心点离子的速度及比荷;
(2)以速度为从点射入的离子,其在速度选择器中的运动可视为速度为的匀速直线运动和速度为的匀速圆周运动的合运动﹐感光板上要出现3个有一定宽度的感光区域,求该速度选择器极板的最小长度;
(3)在(2)的情况下,为能区分3种离子,求该速度选择器的极板间最大间距。
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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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