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1.
(2024高二上·杭州期末)
某环保设备可用于离子的检测和分离,其简化原理如图所示。Ⅰ区为电场加速区,Ⅱ区为电场检测区,Ⅲ区为磁场分离区。已知Ⅰ区中AB和CD两极间电压为。Ⅱ区中CE和DF两极板间电势差为 , 两板间距离为d , 板长为L。Ⅲ区中分布有范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为 , 方向垂直纸面向里。EF边上安装有离子收集板GP , 收集板下端留有狭缝PF。已知 , , , 。假设大量比荷不同的正离子在AB板上均匀分布,离子的初速度为零,忽略离子间相互作用和重力的影响。
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(1)
要使比荷为
的离子,能沿直线通过
CE、
DF两极板间电场,可在
CE、
DF极板间加一垂直纸面的磁感应强度为
的磁场,求
的大小和方向;
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(2)
要使尽量多
离子从
EP下方狭缝进入磁场,求狭缝
PF宽度的最小值
;
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(3)
若要将两种比荷分别为
和
的正离子,在收集板
GP上完全分离,假设收集板足够长,求狭缝
PF宽度的最大值
。
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