阿斯顿最早设计了质谱仪，并用它发现了氖20（20Ne）和氖22（22Ne），证实了同位素的存在。一种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，该通道内存在方向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20Ne和22Ne,加速后垂直通过速度选择器的正交电磁场，磁感应强度大小为B0、电场强度大小为E0，接着垂直于通道入口从中缝MN进入磁场区，其中20Ne恰能击中照相底片的正中间位置。已知20Ne质量为m1，22Ne质量为m2，带电量均为q（q＞0），不计粒子重力，求：
（1）粒子通过速度选择器的速度v；
（2）通道中匀强磁场的磁感应强度的大小B1；
（3）调节速度选择器的电场强度大小，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Em的大小。
【答案】（1）粒子通过速度选择器的速度v为；
（2）通道中匀强磁场的磁感应强度的大小B1为；
（3）调节速度选择器的电场强度大小，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Em的大小为。
E
0
B
0
（2）通道中匀强磁场的磁感应强度的大小B1为
m
1
E
0
2
q
R
B
0
（3）调节速度选择器的电场强度大小，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Em的大小为
5
m
1
E
o
4
m
2
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/28 8:0:9组卷：75引用：1难度：0.5
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1．质谱仪的基本构造如图所示。质量为m （待测的）、带电量为q的离子束由静止经加速电场后，进入速度选择器，速度选择器中有相互垂直的电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，之后进入磁感应强度为B′的匀强磁场区域发生偏转。
（1）若该离子的偏转距离为l,求离子的质量m；
（2）求加速电场的电压；
（3）在一次实验中16O离子的偏转距离为29.20cm,另一种带电量相同的氧的同位素离子的偏转距离为32.86cm。已知16O离子的质量为16.00u（u为原子质量单位），求另一种同位素离子的质量（保留两位小数，用原子质量单位u表示）。发布：2024/11/7 8:0:2组卷：49引用：2难度：0.5 -
2．如图为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为l.带电粒子的重力可忽略不计．求
（1）粒子从加速电场射出时速度ν的大小．
（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向．
（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小．发布：2024/9/14 5:0:10组卷：374引用：19难度：0.5 -
3．甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、霍尔元件的结构示意图，图丁中元件的导电粒子是自由电子。下列说法中正确的是（ ）
发布：2024/9/29 0:0:1组卷：170引用：2难度：0.5
