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一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初...

一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,通过宽为L的狭缝MN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.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2mm,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.

(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x

(2)在答题卡的图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d

(3)若考虑加速电压有波动,在()到()之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.

 

(1) ; (2) ; (3) 【解析】(1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r1 电场加速 且 解得 根据几何关系x =2r1 –L 解得 (2)(见图) 最窄处位于过两虚线交点的垂线上 解得 (3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r2 r1的最小半径 r2 的最大半径 由题意知 2r1min–2r2max >L,即 解得 【名师点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,对此类问题主要是画出粒子运动的轨迹,分析粒子可能的运动情况,找出几何关系,有一定的难度.  
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考点分析:
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1未拉A时,C受到B作用力的大小F

2动摩擦因数的最小值μmin

3A移动的整个过程中,拉力做的功W.

 

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(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小l

(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a

(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P

 

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