小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com第49讲带电粒子在组合场中的运动目录01模拟基础练【题型一】质谱仪模型【题型二】回旋加速器【题型三】带电粒子在组合场中的运动02重难创新练【题型一】质谱仪模型1．如图所示，氖的两种同位素阳离子和从容器下方的狭缝飘入电场区，它们的初动能为零，电荷量均为，经电场加速后通过狭缝、垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片D上。已知加速电场的电压为，磁场的磁感应强度大小为，不考虑离子间的相互作用。(1)求两种离子在磁场中运动的半径之比；(2)实际上两种离子从狭缝飘入电场时的初动能不可能为零，假设其初动能介于之间，试通过计算说明两种离子经磁场偏转后在底片上是否能分离？(3)若第（2）问中两种离子在底片上不能分离，试对该质谱仪提出两条改建措施。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com【答案】(1)(2)有可能重叠(3)①增大加速电场电压；②减小B【详解】（1）离子在加速电场中被加速，由动能定理在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力解得两种离子在磁场中运动的半径之比（2）假设，，，则在加速电场中由动能定理解得在磁场中运动的半径所以轨迹有可能重叠。（3）改建措施：①增大加速电场电压；②减小B；2．如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间的电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束的宽度为L，粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直于纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为。已知离子的比荷为k，两极板间的电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力，极板厚度可忽略不计。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com(1)要使速度的离子能沿直线通过两极板间的电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；(2)调整极板间的磁场，使速度的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场。若且上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积和吞噬板的发光长度；(3)若撤去极板间磁场且偏转磁场边界足够大，速度的离子有n个，能进入磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求的取值范围及吞噬板上收集的离子个数。【答案】(1)(2)，(3)，【详解】（1）速度的离子能沿直线通过两极板间的电场，离子受到的电场力与洛伦兹力平衡，则电场强度为解得（2）洛伦兹力提供向心力小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com解得作出离子的运动轨迹，如图所示上述离子全部能被吞噬板吞噬，分析可知偏转磁场为最小面积矩形时，紧贴负极板射入磁场的粒子射出磁场时，沿直线运动能恰打在吞噬板的最左端。设该轨迹圆心到磁场左边界的距离为a，由相似三角形的几何关系得解得偏转磁场的最小面积有上述分析可知，其发光长度一个临界在吞噬板的端点，另一个临界点是从正极板射出的离子所打的位置，由于其在磁场中轨迹为半圆，所以打在距离正极板处，所以发光长度（3）离子在电场中做类平抛运动，则离子在电场中的加速度为解得小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com吞噬板上收集的离子个数洛伦兹力提供向心力进入磁场离子圆周运动半径在磁场中偏转距离速度为的离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为2L、，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得解得3．质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。I为粒子加速器，加速电压为U；Ⅱ为速度选择器，匀强电场的电场强度大小为，方向沿纸面向下，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；Ⅱ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子（不计重力），加速后进入速度选择器做直线运动，再经O点的...