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質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具.它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生電荷量為q的某種正離子，離子產(chǎn)生時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子流，然后垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，沿著半圓周運(yùn)動而到達(dá)記錄它的照相底片P上。實(shí)驗(yàn)測得，它在P上的位置到入口處S₁的距離為a，離子流的電流為I。

(1)在時間t內(nèi)到達(dá)照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？
(2)這種離子的質(zhì)量為多少？

質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要裝置，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用。如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁，方向垂直紙面向外。一束電荷量相同但質(zhì)量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間距離為x，粒子所帶電荷量為q，且不計(jì)重力。

求：（1）該束帶電粒子的電性和速率？
（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差?

（8分）如圖所示，一帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q（不計(jì)重力），以某一速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度B、寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場中，穿過磁場時速度方向與原來入射方向的夾角為30°。求：
（1）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動時的速度大��；
（2）帶電粒子穿過磁場區(qū)域的時間為多少？

（18分）下圖為湯姆生在1897年測量陰極射線（電子）的荷質(zhì)比時所用實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。K為陰極，A₁和A₂為連接在一起的中心空透的陽極，電子從陰檢發(fā)出后被電場加速，只有運(yùn)動方向與A₁和A₂的狹縫方向相同的電子才能通過，電子被加速后沿方向垂直進(jìn)入方向互相垂直的電場、磁場的疊加區(qū)域。磁場方向垂直紙面向里，電場極板水平放置，電子在電場力和磁場力的共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知圓形磁場的半徑為R，圓心為C。

某校物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用該裝置，進(jìn)行了以下探究測量：
首先他們調(diào)節(jié)兩種場強(qiáng)的大�。寒�(dāng)電場強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時，使得電子恰好能夠在復(fù)合場區(qū)域內(nèi)沿直線運(yùn)動；然后撤去電場，保持磁場和電子的速度不變，使電子只在磁場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打要熒屏上出現(xiàn)一個亮點(diǎn)P，通過推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為α（即：之間的夾角）。若可以忽略電子在陰極K處的初速度，則：
（1）電子在復(fù)合場中沿直線向右飛行的速度為多大？
（2）電子的比荷為多大？
（3）利用上述已知條件，你還能再求出一個其它的量嗎？若能，請指出這個量的名稱。

（18分）如題24圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，板上有正對的小孔，N板右側(cè)有兩個寬度分別為d和2d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B，方向分別垂直于紙面向里和向外．板左側(cè)電子經(jīng)小孔O₁進(jìn)入兩板間，O₂在磁場邊界上，O₁O₂連線過板上正對的小孔且與磁場邊界垂直，電子的質(zhì)量為m，電荷量大小為e，電子重力和進(jìn)入兩板間初速度可以忽略．求：

（1）當(dāng)兩板間電勢差為U₀時，求從N板小孔射出的電子的速度v₀；
（2）兩金屬板間電勢差U在什么范圍內(nèi)，電子不能進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域；
（3）如果電子從右邊界的P點(diǎn)穿出，P與O₂間距離為2d，求兩金屬板間電勢差U大小。

如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E=1．0×10²V／m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場中，在金屬板的正上方高度h=0．80m的C處有一粒子源，可在紙面內(nèi)向水平線以下的各個方向均勻放出帶電粒子，帶電粒子的初速度，質(zhì)量為，電荷量為，粒子最終落在金屬板上。若不計(jì)粒子重力，求：
（1）粒子源所在處C點(diǎn)的電勢；
（2）帶電粒子打在金屬板上時的動能；
（3）若只將電場換為勻強(qiáng)磁場，磁場分布在半徑為力，圓心在C點(diǎn)的圓形區(qū)域內(nèi)，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0．5T，從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，）

（13分）在以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心、邊長為L的正方形EFGH區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。在A處有一個粒子源，可以連續(xù)不斷的沿-x方向射入速度不同的帶電粒子，且都能從磁場的上邊界射出。已知粒子的質(zhì)量為m，電量大小為q，重力不計(jì)，不考慮粒子間的相互作用。

（1）試判斷粒子的電性；
（2）求從F點(diǎn)射出的粒子在磁場中運(yùn)動的時間；
（3）若粒子以速度射入磁場，求粒子由EF邊射出時的位置坐標(biāo)。

（20分）如圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上。在xOy平面內(nèi)有與y軸平行的勻強(qiáng)電場，在半徑為R的圓內(nèi)還有與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場。在圓的左邊放置一帶電微粒發(fā)射裝置，它沿x軸正方向發(fā)射出一束具有相同質(zhì)量m、電荷量q（q>0）和初速度v的帶電微粒。發(fā)射時，這束帶電微粒分布在0<y<2R的區(qū)間內(nèi)。已知重力加速度大小為g。

（1）從A點(diǎn)射出的帶電微粒平行于x軸從C點(diǎn)進(jìn)入有磁場區(qū)域，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開，求電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。
（2）請指出這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域，并說明理由。
（3）若這束帶電微粒初速度變?yōu)?v，那么它們與x軸相交的區(qū)域又在哪里？并說明理由。

一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子以速度v₀從O點(diǎn)沿y軸正方向射入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，粒子飛出磁場區(qū)域后，從b處穿過x軸，速度方向與x軸正方向的夾角為30°，同時進(jìn)入場強(qiáng)大小為大小為E，方向沿x軸負(fù)方向成60°角斜向下的勻強(qiáng)電場中，通過了b點(diǎn)正下方c點(diǎn)，如圖所示，已知b到O的距離為L，粒子的重力不計(jì)，試求：

⑴磁感應(yīng)強(qiáng)度B
⑵圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的最小面積；
⑶c點(diǎn)到b點(diǎn)的距離

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造如圖所示。設(shè)離子源S產(chǎn)生離子，離子產(chǎn)生出來時速度很小，可以看作速度為零。產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓為U的電場加速后（圖中未畫出），進(jìn)入一平行板電容器C中，電場E和磁場B₁相互垂直，具有某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而具有其他速度的離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最后離子再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂的勻強(qiáng)磁場，沿著半圓周運(yùn)動，到達(dá)記錄它的照相底片上的P點(diǎn)，根據(jù)以上材料回答下列問題：

（1）證明能穿過平行板電容器C的離子具有的速度為v=E/B₁
（2）若測到P點(diǎn)到入口S₁的距離為x，證明離子的質(zhì)量m=qB₂²x²/8U