如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E，匀强磁场的磁感应强度为B1；偏转分离器的磁感应强度为B2．一质量为m，电荷量为+q的带电微粒进入速度选择器．不计带电微粒的重力．求：

题型：综合题题类：常考题难易度：普通

质谱仪和回旋加速器+++++++3 33

如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E，匀强磁场的磁感应强度为B₁；偏转分离器的磁感应强度为B₂ ．一质量为m，电荷量为+q的带电微粒进入速度选择器．不计带电微粒的重力．求：

（1）、能通过速度选择器的粒子速度有多大？

（2）、微粒进入偏转分离器后，在磁场中运动的半径为多大？

举一反三

如图所示为质谱仪的原理图，某带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，其内部的匀强磁场磁感应强度为B，匀强电场的强度为E，垂直纸面的匀强磁场B未画出，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，下列说法正确的是（　　）

如图所示为质谱仪原理示意图。由粒子源射出的不同粒子先进入速度选择器，部分粒子沿直线通过速度选择器的小孔进入偏转磁场，最后打在MN之间的照相底片上。已知速度选择器内的电场的场强为E，磁场磁感应强度为B₀ ，偏转磁场的磁感应强度为2B₀ ， S₁、S₂、S₃是三种不同的粒子在照相底片上打出的点。忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）

如图所示，回旋加速器D形盒半径为R，狭缝宽为d，所加匀强磁场的磁感应强度可调，所加高频交变电源电压的频率为f．质量为m、电荷量为q的质子从右半盒的圆心附近由静止出发，经加速、偏转等过程，达到最大动能后由导向板处射出，忽略质子在狭缝加速运动的时间。 $\text{[math]}$ 粒子的质量为4m、电荷量为2q。下列说法中正确的是（　　）

带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有（　　）

在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。初速为零的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：

（1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v；

（2）能通过N打到硅片上的离子的比荷 $\text{[math]}$ ，并判断该离子的带电性质。

（3）加速电场的电压U。

如图甲所示为一种可用于检测和分离同位素的装置，大量带电粒子从加速电场的上边缘由静止释放，通过宽度为L的狭缝MN，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场后，均打到照相底片上．若释放的粒子是质子和氘核，其电荷量均为 $\text{[math]}$ ，质量分别为m和2m，不考虑重力及粒子之间的相互作用。

（1）若加速电场的电势差为U，求质子打在照相底片上的位置到M点的最小距离；

（2）要使质子和氘核在照相底片上形成的谱线带能够完全分离，求加速电场的电势差应满足的条件；（用m、e、B、L表示）

（3）某同学将该装置的狭缝宽度减小到可忽略的程度，将狭缝下方的磁场改为水平向左、电场强度大小为E的匀强电场，并在狭缝MN下方距离为d处水平放置照相底片（如图乙），请推导静止释放的质子，通过两个电场后在照相底片上形成的谱线距狭缝的水平距离x与加速电场的电势差U的关系式，并判断该改装装置能否用于检测和分离同位素。

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