1 . 如图所示，一质量为、电荷量为的粒子从静止开始经加速电压为的电场加速后，进入速度选择器，速度选择器中的匀强磁场的磁感应强度大小为，粒子射出速度选择器后进入静电分析器，静电分析器两端中心位置和处各有一个小孔，通道中心轴线的半径为，通道内存在均匀辐向电场，粒子从孔射出后沿半径方向进入环形匀强磁场且刚好未进入小圆区域。已知环形磁场的外半径为，内半径为。可能用到的数据。求：
（1）速度选择器和静电分析器中的电场强度大小和；
（2）环形磁场的磁感应强度的大小；
（3）粒子在环形磁场中的运动时间。

2 . 离子注入是芯片制造中一道重要工序，如图是其工作示意图，离子源发出质量为m的离子沿水平方向进入速度选择器，然后从M点进入磁分析器（截面为内外半径分别为和的四分之一圆环），从N点射出，M、N分别为磁分析器边界和边界的中点，接着从棱长为L的正方体偏转系统上表面中心沿竖直注入，偏转后落在与偏转系统底面平行的距离为的水平面晶圆上（O为坐标原点）。已知各器件的电场强度均为E，磁感应强度均为B，偏转系统中的电场、磁场方向与晶圆面x轴正方向同向。不计离子重力，打在晶圆上的离子，经过偏转系统的角度都很小。当很小时，有。求：
（1）离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出来离子的电荷量；
（2）偏转系统仅加电场时，离子在穿出偏转系统整个过程中电势能的变化量；
（3）偏转系统仅加磁场时，离子注入晶圆的位置坐标（用、及L表示）。

3 . 图示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。有一带电荷量为q、质量为m的粒子（重力不计），经过和之间的电场加速后进入、之间的狭缝，、之间存在着互相正交的磁场和电场E，只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过上的狭逢，进入磁感强度为的匀强磁场区域做匀速圆周运动，粒子打在屏上发出亮光。求亮光与狭缝之间的距离d。

4 . 质谱仪的基本构造如图所示。待测离子束经过速度选择器（其中有相互垂直的电场和磁场）进入匀强磁场区域方向偏转而折回，打到胶片上被记录下来。已知离子束的质量为，电荷量为。
（1）若偏转的距离已知，求离子的质量。
（2）一次实验中氧离子的偏转距离为，另一种氧的同位素离子的偏转距离为。已知氧离子的质量为，则另一种同位素离子的质量是多少？

5 . 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。

6 . 如图所示，质谱仪的离子源P产生的离子经正下方和之间的电场加速后射入速度选择器，速度选择器中的匀强电场E和匀强磁场B都垂直于离子速度v，且E和B相互垂直，狭缝在离子源P的正下方，离子源P射出的离子并非都能通过狭缝进入磁场，试问：通过速度选择器后能射入狭缝的离子速率v需满足怎样的条件？

7 . 图甲是离子注入系统，它是一种对半导体进行掺杂的方法，可以改变半导体材料的成分和性质。图乙是它的简化示意图，由离子源、加速器、质量分析器、磁偏转室和注入靶组成。初速度近似为0的正离子从离子源飘入加速器，加速后的成为高能离子，离子沿质量分析器的中轴线运动并从F点射出，然后垂直磁偏转室的边界从P点进入，离子在磁偏转室中速度方向偏转90°后垂直边界从Q点射出，最后垂直打到注入靶上。已知质量分析器的C、D两极板电势差为U，板间距离为d；磁偏转室的圆心为O，O与P之间的距离为L，内部匀强磁场的磁感应强度为B；正离子的质量为m、电荷量为q，不考虑离子的重力及离子间的相互作用。
（1）求加速器A、B两极板的电势差；
（2）质量分析器内磁场的磁感应强度B₁。

8 . 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压U₁=5×10³V；B为速度选择器，磁场与电磁正交，磁感应强度为B₁=0.1T，两板间距离为d=5cm；C为偏转分离器，磁感应强度为B₂=0.5T。今有一质量为m=1.0×10^-25kg、电荷量为q=1.6×10^-18C的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子经过加速器后的速度v为多大？
（2）速度选择器两板间电压U₂为多大？
（3）粒子在B₂磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？

9 . 如图为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。可测量出间的距离为L。带电粒子的重力可忽略不计。求
（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小。
（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度的大小和方向。
（3）偏转磁场的磁感强度的大小。