第九章 第3讲 带电粒子在复合场中运动的实例-（讲义）【红对勾讲与练】2024版新高考物理大一轮复习全新方案

hh 乙所示。质量为m、电荷量为+q的粒子,在 t=0时刻沿x 轴正方向从坐标原点O 射入 磁场。图乙中T0 为未知量,不计粒子的重 力(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。 (1)若粒子射入磁场时的速度为v0,求0~ 2 5T0 时间内粒子做匀速圆周运动的半径; (2)若粒子恰好不能从Oy 轴射出磁场,求磁 感应强度变化的周期T0; (3)若使粒子能从坐标为(d,3d)的D 点平 行于Ox 轴射出,求射入磁场时速度大小。 学习至此,请完成课时作业50 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第3讲 带电粒子在复合场中运动的实例 A /c5%1@ 考点一 质谱仪的原理和分析 1.作用 测量带电粒子质量和分离同位素的仪器。 2.原理(如图所示) (1)加速电场:qU= 1 2mv 2。 (2)偏转磁场:qvB= mv2 r ,l=2r,由以上两式 可得r=1B 2mU q ,m=qr 2B2 2U ,q m= 2U B2r2 。 【例1】 (2022·广东梅州4 月质 检)质谱仪是测量 带电粒子的质量和分析 同位素的重要工具。如 图所示为质谱仪的原理 示意图,现利用质谱仪对氢元素进行测量。 让氢元素三种同位素的离子流从容器A下 方的小孔S 无初速度飘入电势差为U 的加 速电场,加速后垂直进入磁感应强度为B 的 匀强磁场中,氢的三种同位素最后打在照相 底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”。则下 列判断正确的是 ( ) A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是 氕、氘、氚 B.进入磁场时动能从大到小排列的顺序是 氕、氘、氚 C.在磁场中运动时间由大到小排列的顺序 是氕、氘、氚 D.a、b、c 三条“质谱线”依次排列的顺序是 氕、氘、氚 【例2】 (2022·广东潮州第二次模拟)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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 232 第九章 磁场 从离子源发出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qm , 并判断该离子的带电性质。 *A0 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 【针对训练】 ❶(2022· 北京 平 谷 区 质 监)质 量为m、电荷量为+q 的粒子,以速度v 源 源不断地从小孔S1 射 入如图所示的速度选择器,速度选择器中存 在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,已知匀 强磁场的磁感应强度为B1。粒子在速度选 择器中沿直线运动,从小孔S2 射出后,从O 点射入以直线MN 为边界的匀强偏转磁场, 最终从P 点射出磁场,已知该偏转磁场的磁 感应强度为B2。整个装置放置在真空中, 不计粒子的重力及粒子间的相互作用。 (1)求速度选择器中的匀强电场场强E 的 大小; (2)求OP 间的距离d 和粒子