當(dāng)前位置： 2023年浙江省臺(tái)州市高考物理二模試卷> 試題詳情

如圖所示，某創(chuàng)新小組設(shè)計(jì)了一個(gè)質(zhì)譜儀，由粒子源、加速器、速度選擇器、有界磁場(chǎng)及探測(cè)板等組成。速度選擇器兩端中心位置O、O'各有一個(gè)小孔，選擇器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁。以O(shè)'為原點(diǎn)，OO'為x軸建立平面直角坐標(biāo)系。在第一象限區(qū)域和第四象限部分區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B₂、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限內(nèi)磁場(chǎng)邊界為經(jīng)過O'點(diǎn)的直線。探測(cè)板足夠長(zhǎng)且與y軸垂直，其左端C的坐標(biāo)為（0，-3a）。某種帶電粒子流經(jīng)加速器加速后，沿AO從O點(diǎn)進(jìn)入速度選擇器，單位時(shí)間內(nèi)有N₀個(gè)粒子從O'沿x軸方向進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，均垂直打在探測(cè)板上的P、Q（未畫出）之間，落在板上的粒子在P、Q間均勻分布，并且全部被吸收，其中速度大小為v₀的粒子沿直線OO'經(jīng)選擇器后打在探測(cè)板P點(diǎn)上。已知粒子的質(zhì)量為m,B₁=B₂=B，CP=a,CQ=2a；不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用，求：
（1）粒子的比荷；
（2）第四象限磁場(chǎng)下邊界的函數(shù)關(guān)系式；
（3）探測(cè)板受到粒子的總作用力大?。?br />（4）速度選擇器兩極板間距。

【考點(diǎn)】與速度選擇器相結(jié)合的質(zhì)譜儀；帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：145引用：3難度：0.2

相似題

1．如圖為質(zhì)譜儀的原理示意圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)后進(jìn)入粒子速度選擇器，選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)垂直MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一個(gè)以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，最終到達(dá)照相底片的H點(diǎn)．可測(cè)量出G、H間的距離為l.帶電粒子的重力可忽略不計(jì)．求
（1）粒子從加速電場(chǎng)射出時(shí)速度ν的大?。?br />（2）粒子速度選擇器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁的大小和方向．
（3）偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₂的大小．
發(fā)布：2024/9/14 5:0:10組卷：360引用：19難度：0.5
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2．質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造如圖所示。質(zhì)量為m （待測(cè)的）、帶電量為q的離子束由靜止經(jīng)加速電場(chǎng)后，進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器中有相互垂直的電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，之后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
（1）若該離子的偏轉(zhuǎn)距離為l,求離子的質(zhì)量m；
（2）求加速電場(chǎng)的電壓；
（3）在一次實(shí)驗(yàn)中¹⁶O離子的偏轉(zhuǎn)距離為29.20cm,另一種帶電量相同的氧的同位素離子的偏轉(zhuǎn)距離為32.86cm。已知¹⁶O離子的質(zhì)量為16.00u（u為原子質(zhì)量單位），求另一種同位素離子的質(zhì)量（保留兩位小數(shù)，用原子質(zhì)量單位u表示）。
發(fā)布：2024/11/7 8:0:2組卷：49引用：2難度：0.5
解析

3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說法中正確的是（　　）

A．圖甲中增大交變電場(chǎng)的電壓可增大粒子的最大動(dòng)能

B．圖乙中可以判斷出通過R的電流方向?yàn)閺腶到b

C．圖丙中特定速率的粒子從左右兩側(cè)沿軸線進(jìn)入后都做直線運(yùn)動(dòng)

D．圖丁中所通電流和所加磁場(chǎng)如圖所示時(shí)，左側(cè)N端電勢(shì)低于右側(cè)M端

發(fā)布：2024/9/29 0:0:1組卷：159引用：2難度：0.5

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3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說法中正確的是（ ）

3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說法中正確的是（　　）