2 . 如图所示的质谱仪由粒子室、加速电场、速度选择器和偏转磁场四部分组成。加速电场的加速电压为U，速度选择器中的电场强度为E，磁感应强度为（未知），磁场方向垂直纸面向里。粒子室内充有大量和，粒子从狭缝飘入加速电场的初速度不计，经加速电场加速后从狭缝垂直于电场及磁场进入速度选择器中，沿直线通过速度选择器，从O点垂直于偏转磁场的边界射入偏转磁场。自O点正下方某点垂直于偏转磁场边界射入偏转磁场。在偏转磁场边界处放置两个粒子收集装置（图中未画出），收集两种粒子。不计粒子的重力、粒子间的相互作用。设质子和中子的质量均为m，质子的电荷量为e。求：
（1）速度选择器中磁场的磁感应强度；
（2）速度选择器板长L；
（3）如果右侧磁场的磁感应强度也为，求两种粒子收集装置的距离d。
   

3 . 质谱仪的原理图如图所示，由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。在速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场（图中未画出）。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B₂的匀强磁场。一电荷量为q质量为m的带正电的粒子从静止开始经过加速电场后，进入速度选择器，并能沿直线穿过速度选择器，从A点垂直MN进入偏转磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的C点。已知速度选择器中的电场方向水平向右、电场强度大小为E，A点到C点的距离为x，带电粒子所受的重力可忽略不计。求：
（1）速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B₁的大小和方向；
（2）加速电场的电势差U。
   

4 . 如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由两部分组成，速度选择器与偏转磁场，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，三种电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终粒子分别打在荧光屏上的、、位置处，相对应的三种粒子的质量分别为、、（三种粒子的质量均未知），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　）
   

A．如果M板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向外

B．打在位置的粒子速度最大

C．打在位置的粒子质量最大

D．如果，则

5 . 某种质谱仪的原理如图，高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间，板间有方向如图，大小为E的匀强电场，还有垂直于纸面，磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出）。符合条件的原子核能从C沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上，其位置由OP与OD的夹角描述，不考虑原子核所受重力，电子电量为e，则：
（1）若某原子核的原子序数为Z，实验中接收器在所对应位置能接收到原子核，求该原子核的质量m？
（2）现用此仪器分析氢的同位素，若在的位置能接收到氕核，那么应该将接收器放于哪个位置能接收到氚核？（用表示）
   

6 . 我国自行设计研制的热核聚变全超导托卡马克实验装置再次创造了该类实验装置运行的世界新纪录。此装置在运行过程中，需要将加速到较高速度的离子束转变成中性粒子束，而其中还未被中性化的高速带电离子则需通过过滤装置过滤出来并剥离。所用到的过滤装置工作原理简图如图所示，混合粒子束先通过加有一定电压的两极板之间区域后，再进入极板下方的偏转磁场中，此过程中中性粒子仍会沿原方向运动并被接收器接收；而带电离子中的一部分则会先在两极板间的电场作用下发生偏转，一部分直接打在下极板，另一部分则会在穿过板间电场后进入其下方的匀强磁场区域，进一步发生磁偏转并打在吞噬板上，从而剥离吸收。已知这些带电离子电荷量为（），质量为m，两极板间距为d，所加电压为U，极板长度为2d，粒子束中所有粒子所受重力均可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）要使初速度为的离子能沿平行于极板的直线经过电场区域，需在极板间再施加一垂直于纸面的匀强磁场，求其磁感应强度的大小和方向；
（2）若带电离子以初速度沿直线通过极板区域后，进入下方垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域。当磁感应强度时，要使离子能全部被吞噬板吞噬，求吞噬板所需的最小长度；
（3）若粒子束中带电粒子为初速度，且撤去了两极板间的磁场，则有部分带电离子会通过两极板间的偏转电场进入偏转磁场，已知磁场的磁感应强度大小可调，且分布范围足够宽广，吞噬板并紧靠左极板水平放置。若要保证进入偏转磁场的带电粒子最终都能被吞噬板吞噬，求磁感应强度大小的取值范围。

7 . 带电粒子的电荷量和其质量的比值叫比荷。一种测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极发出电子，经阳极A与阴极之间的高压加速后，形成一细束电子流。电子束沿平行于极板的方向进入两极板、间，两极板间距离为d、长度为。若两极板、间无电压，电子将打在荧光屏上的点，点到极板右侧的距离为。若在两极板间加偏转电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的点，点到点的距离为。若极板间再施加一个磁感应强度为、垂直纸面方向的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到点。电子的重力可忽略不计。
（1）判断、间磁场的方向；
（2）求电子射入极板、时的速度；
（3）求电子的比荷；
（4）请你再设计一种能够测量带电粒子比荷的方案。要求：利用电场、磁场来控制带电粒子的运动，说明需要测量的物理量，并写出比荷的表达式（用测量量表示）。

8 . 如图为质谱仪的示意图。已知速度选择器两极板间的匀强电场场强为E，磁感应强度为B₁，分离器中磁感应强度为B₂。大量某种离子，经电场加速后从O平行于极板沿极板中间进入，部分离子通过小孔O′后垂直边界进入偏转磁场中，在底片上形成了宽度为x的感光区域，测得感光区域的中心P到O′点的距离为D。不计离子的重力、离子间的相互作用、小孔O′的孔径。
（1） 已知打在P点的离子，在速度选择器中沿直线运动，求该离子的速度v₀和比荷；
（2） 若进入分离器的速度略有变化，求击中感光区域内离子的速度范围；
（3） 已知以v=v₀±Δv的速度从O点射入的离子，其在速度选择器中所做的运动为一个速度为v₀的匀速直线运动和另一个速度为Δv的匀速圆周运动的合运动，试求该速度选择器极板的最小长度L和最小宽度d。
       

10 . 如图所示为质谱仪的工作原理图，它由加速电场、速度选择器（磁场方向垂直纸面）和偏转磁场构成。四种电荷量相等，电性相同、质量不同的粒子a，b，c，d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场（粒子a，b，c的初速度相同），四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置，粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是（　　）

A．粒子可能带负电

B．速度选择器中磁场的方向垂直纸面向里

C．粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度

D．粒子d的质量大于粒子c的质量