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  • 1. (2023高三上·浦东模拟) 质谱仪通常用作分离和检测物质组成,一般由加速电场、速度选择器、偏转磁场、质谱仪底片组成。如图16所示,一束含有多种成分的带电粒子(其所受重力均可忽咯),无初速从0点进入加速电场,此电场中有0、a、b三点,沿着水平方向(x轴)上该三点的电势变化如图17所示,经电场加速后进入速度选择器,最后,部分粒子经半个圆周的偏转射到质谱仪底片上。通过计算机的处理,可分析粒子成分。

    1. (1) 带电粒子的加速

      ①a、b 两点的电场强度大小

      A、Ea>Eb B、Ea<Eb C、Ea=Eb D、法确定

      ②(2分)若某带电粒子的电荷量为q,质量为m,则经过加速电场后,粒子离开加速电场的速度ν=。(图17中已知)

    2. (2) 速度选择器中有垂直于纸面向里的匀强磁场,其磁感应强度大B1 , 上下两极板之间的电势差为U,板间距为d,两板间可视为匀强电场。不考虑粒子的重力,经加速电场加速的粒子从极板的正中央进入速度选择器。

      ①若粒子能水平匀速通过速度选择器,则粒子的速度大小=.

      ②若粒子不能水平匀速通过速度选择器,则粒子(选填“会”或“不会”)在速度选择器中做匀变速曲线运动。

    3. (3) 质谱仪检测  不同的带电粒子匀速通过速度选择器后就能进入磁感应强度为B2的匀强偏转磁场,磁场方向垂直于纸面向里。

      ①若某种粒子通过速度选择器后的速度为V0 , 电荷量为e,质量为m。通过推导,写出该粒子偏转到质谱仪底片上的坐标Y的表达式:

      ②实际上,加速电场的电势差是不稳定的,会在区间[-∆U,+∆U]内浮动。现有某粒子和它的同位素,它们的电荷量相同,质量之比为1:2。调节速度选择器的参数,先后使这两个粒子匀速通过并进入偏转磁场发生偏转,为了不让这两个粒子落在底片上的位置重叠,通过计算,求出:∆U的取值范围。

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