質譜儀是一種分離和檢測同位素的重要工具，其結構原理如圖所示。區域Ⅰ為粒子加速器，加速電壓為U1；區域Ⅱ為速度選擇器，磁感應強度大小為B1，方向垂直紙面向里，電場方向水平向左，板間距離為d；區域Ⅲ為偏轉分離器，磁感應強度大小為B2，方向垂直紙面向里。一質量為m,電荷量為+q的粒子，初速度為零，經粒子加速器加速后，恰能沿直線通過速度選擇器，由O點沿垂直于邊界MN的方向進入分離器后打在MN上的P點。空氣阻力、粒子重力及粒子間相互作用力均忽略不計。
（1）求粒子進入速度選擇器時的速度大小v；
（2）求速度選擇器兩極板間的電壓U2；
（3）19世紀末，阿斯頓設計的質譜儀只由區域Ⅰ粒子加速器和區域Ⅲ偏轉分離器構成，在實驗中發現了氖22和氖20兩種同位素粒子（兩種粒子電荷量相同、質量不同），他們分別打在MN上相距為ΔL的兩點。為便于觀測，ΔL的數值大一些為宜。不計粒子從區域Ⅰ的上極板飄入時的初速度，請通過計算分析為了便于觀測應采取哪些措施。
【答案】（1）粒子進入速度選擇器的速度是；
（2）速度選擇器的兩極板電壓為；
（3）OP之間的距離是，為了便于觀測應采取：減小偏轉分離磁場B2和增大加速電壓U1進行。
2
q
U
1
m
（2）速度選擇器的兩極板電壓為
B
1
d
2
q
U
1
m
（3）OP之間的距離是
2
B
2
2
U
1
m
q
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：94引用：1難度：0.5
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1．如圖為質譜儀的原理示意圖，電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子從靜止開始經過電勢差為U的加速電場后進入粒子速度選擇器，選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，勻強電場的場強為E、方向水平向右．已知帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從G點垂直MN進入偏轉磁場，該偏轉磁場是一個以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強磁場．帶電粒子經偏轉磁場后，最終到達照相底片的H點．可測量出G、H間的距離為l.帶電粒子的重力可忽略不計．求
（1）粒子從加速電場射出時速度ν的大小．
（2）粒子速度選擇器中勻強磁場的磁感應強度B1的大小和方向．
（3）偏轉磁場的磁感應強度B2的大小．發布：2024/9/14 5:0:10組卷：374引用：19難度：0.5 -
2．質譜儀的基本構造如圖所示。質量為m （待測的）、帶電量為q的離子束由靜止經加速電場后，進入速度選擇器，速度選擇器中有相互垂直的電場強度為E的勻強電場和磁感應強度為B的勻強磁場，之后進入磁感應強度為B′的勻強磁場區域發生偏轉。
（1）若該離子的偏轉距離為l,求離子的質量m；
（2）求加速電場的電壓；
（3）在一次實驗中16O離子的偏轉距離為29.20cm,另一種帶電量相同的氧的同位素離子的偏轉距離為32.86cm。已知16O離子的質量為16.00u（u為原子質量單位），求另一種同位素離子的質量（保留兩位小數，用原子質量單位u表示）。發布：2024/11/7 8:0:2組卷：49引用：2難度：0.5 -
3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發電機、速度選擇器、霍爾元件的結構示意圖，圖丁中元件的導電粒子是自由電子。下列說法中正確的是（ ）
發布：2024/9/29 0:0:1組卷：170引用：2難度：0.5