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解答题 较难0.4 引用2 组卷635
一种质谱仪的结构可简化为如图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的和，粒子经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入磁场区。该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环。该通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0，沿左侧通道中心线MN射入磁场区，且恰好能击中照相底片的正中间位置，已知比荷为，则
（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）照相底片上和所击中位置间的距离；
（3）考虑加速电压有波动，在（U0-ΔU）到（U0 +ΔU）之间变化，若要和在底片上没有重叠区域，求ΔU满足的条件。
21-22高三下·江苏南通·阶段练习
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知识点：基于加速电场的质谱仪 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图。粒子源持续释放出初速度可忽略、比荷 分别为和的两种带正电粒子。粒子经直线加速器加速后由通道入口的中缝垂直 MN进入磁场区。该通道的上下表面是内半径为 R、外半径为3R的半圆环。该通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U₀时，比荷的粒子沿左侧通道中心线MN射入磁场区，且恰好能击中照相底片的正中间位置，不计粒子重力和粒子间的相互作用，若粒子碰到边界立即被装置吸收。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2） 当加速器的电压为 U₀时，照相底片上比荷的粒子所击中的位置与O点之间的距离；
（3）若加速电压在 之间变化，求比荷的粒子在磁场中运动的最短时间。
如图所示为一种质谱仪的结构简化图，粒子源会释放出电荷量均为、质量不同的带电粒子，粒子（初速度忽略不计）飘入电压为的直线加速器加速，后由D型通道的中缝MN进入磁场区，该通道的上、下表面为内半径为、外半径为的半圆环，整个D型通道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置，不计粒子重力。
（1）求所有粒子经过直线加速器加速后到达中缝MN时的动能及打在照相底片中央的粒子的质量；
（2）若a、b两粒子分别打在照相底片的左、右两端，求a、b两粒子的质量之比；
（3）粒子源在中缝MN上的投影为MN的中点，中缝MN的长度为，若某次粒子源放出质量为的粒子c在平行于中缝MN的方向上有速度（不可忽略），垂直于MN方向上的速度可忽略不计，粒子c经时间后经中缝MN进入磁场，求粒子c是否能被照相底片记录？
   
质谱仪的结构可简化为如图所示，半圆柱形通道水平放置，其上下表面内半径均为R、外半径均为3R，该通道内存在竖直向上的匀强磁场，正对着通道出口处放置一张照相底片，记录粒子从出口射出时的位置。粒子源释放出的和，加速后垂直通过装置A的正交电磁场，磁感应强度大小为、电场强度大小为，接着垂直于通道入口从中缝MN进入磁场区，其中恰能击中照相底片的正中间位置。已知质量为，质量为，带电量均为q（q＞0），不计粒子重力，求：
（1）质谱仪用途：测量带电粒子的________和分析同位素的重要工具，装置A是________。
（2）粒子通过装置A的速度v的大小；
（3）通道中匀强磁场的磁感应强度的大小；
（4）调节装置A的电场强度大小，可改变粒子击中照相底片的位置，为了保证两种粒子都能击中照相底片，电场强度可调节最大值的大小。

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