质谱仪被应用于分离同位素，图（a）是其简化模型。大量质量m=1.60×10-27kg、电荷量为q=1.60×10-19C的质子，从粒子源A下方以近似速度为0飘入电势差为U0=450V的加速电场中，从中央位置进入平行板电容器。当平行板电容器不加电压时，粒子将沿图中虚线从O点进入磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，经磁场偏转后打在水平放置的屏上，已知磁场方向垂直纸面向外，电容器极板长度L=6cm,两极板间宽度d=2cm。现给平行板电容器加上图（b）所示的偏转电压，质子在电容器中运动的时间远小于电压变化的周期T，水平屏分布在电容器竖直极板两侧，忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用力，求：
（1）质子射出加速电场时速度的大小；
（2）为使质子经偏转电场后能全部进入磁场，偏转电压的最大值Um；
（3）质子打在水平放置的屏上的痕迹长度s。
【考点】与加速电场相结合的质谱仪．
【答案】（1）质子射出加速电场时速度的大小3×105m/s；
（2）为使质子经偏转电场后能全部进入磁场，偏转电压的最大值100V；
（3）质子打在水平放置的屏上的痕迹长度0.02m。
（2）为使质子经偏转电场后能全部进入磁场，偏转电压的最大值100V；
（3）质子打在水平放置的屏上的痕迹长度0.02m。
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：97引用：3难度：0.5
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1．如图所示，一个粒子源S发射出速度不同的各种粒子，经过PQ两板间的速度选择器后仅有甲、乙、丙、丁四种粒子沿平行于纸面的水平直线穿过挡板MN上的小孔O，在MN下方分布着垂直纸面向里的匀强磁场，四种粒子的轨迹如图所示，则下面说法正确的是（ ）发布：2024/12/11 8:0:12组卷：61引用：2难度：0.5 -
2．如图所示为某质谱仪的构造原理图。现让质量为m、电荷量为q、初速度为零的粒子，经加速电压为U的加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强电场和磁感应强度为B1的匀强磁场（图中均未画出）。该粒子恰能沿直线通过，并从平板S上的狭缝P进入磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中，在磁场中运动一段时间后，最终打在照相底片上的A点。底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。求：
（1）带电粒子进入速度选择器时的速率v0；
（2）速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E；
（3）照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。发布：2024/12/29 16:0:1组卷：275引用：3难度：0.4 -
3．如图是质谱仪的工作原理示意图，电荷量相同的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（ ）发布：2024/12/29 17:30:1组卷：183引用：7难度：0.7
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