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高中物理
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综合题
1.
(2022高三上·南京月考)
质谱仪是一种检测和分离同位素的仪器。氕(
)、氘(
)两种带电粒子从容器A下方的狭缝S
1
飘入电势差为U
0
的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过狭缝S
3
沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知带电粒子从狭缝S
3
进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角θ,所有粒子均打在底片区域内,最远点M到狭缝S
3
的距离为d。氘的质量为m,忽略带电粒子的重力及相互间作用力,且
未知。
(1) 打到M点的是氘粒子,求其电量q;
(2) 若某些氘粒子进入磁场后,形成等效电流为I的粒子束,最终打在照相底片MN上的P点(图中未画出)形成一个曝光点,粒子均被吸收。求氘粒子束单位时间内对P点的冲击力大小F;
(3) 若考虑加速电压有波动,在(U
0
)到(U
0
+
)之间变化,要使氕、氘两种粒子在底片上没有重叠,求
应满足的条件。
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