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高中物理
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综合题
1.
(2021高三上·和平期末)
利用电磁场可以进行同位素的相关研究。已知发射源持续不断地发射大量的氢的同位素
(氕核)、
(氘核)、
(氚核)进入加速电场MN(电压U
1
已知),经静电分析器(由内外两块四分之一圆弧形金属极板组成),再垂直AB界面进入有界匀强磁场ABCD,最后打在荧光屏上,通过荧光屏上的亮点位置就可以进行相关分析。若所有粒子从发射源射出时可视为初速度为零,已知
(氕核)的质量为m,电荷量为e,图中静电分析器中央轨迹PQ是圆心在O点、半径为L的四分之一圆弧,磁场的宽度h=
L,粒子所受重力忽略不计,且忽略所有场的边缘效应。
(1) 若
(氕核)能够沿着图中的虚线PQ进入磁场,求静电分析器中虚线PQ处的电场强度E的大小;
(2) 若
(氕核)经电磁装置打在荧光屏上的S点(OS⊥CD),求匀强磁场磁感应强度B的大小;
(3) 若粒子源发射出的粒子除氢的同位素外,还含有少量的
(氨核),通过计算说明荧光屏上有几个亮点?在满足(2)的条件下,求让所有的粒子都打在荧光屏上,荧光屏的长度至少为多长?
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