如图所示，粒子源O可以源源不断地产生初速度为零的正离子同位素，即这些正离子带相同的电量q，...

如图所示，粒子源O可以源源不断地产生初速度为零的正离子同位素，即这些正离子带相同的电量q，质量却不相同。所有的正离子先被一个电压为U0的匀强加速电场加速，再从两板中央垂直射入一个匀强偏转电场，已知此偏转电场两板间距为d，板间电压为2U0，偏转后通过下极板上的小孔P离开电场。经过一段匀速直线运动后，正离子从Q点垂直于边界AB进入一正方形的区域匀强磁场（磁感应强度为B，方向垂直纸面向里），不计正离子的重力及离子之间的相互作用力，求：

（1）当正离子从P点离开偏转电场时，求P点和极板左端间的距离L以及此时的速度偏转角；

（2）求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径R；

（3）若质量为4m的离子垂直打在磁场边界AD的中点处，求能打在边界AD上的正离子的质量范围。

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如图所示，粒子源O可以源源不断地产生初速度为零的正离子同位素，即这些正离子带相同的电量q，质量却不相同。所有的正离子先被一个电压为U0的匀强加速电场加速，再从两板中央垂直射入一个匀强偏转电场，已知此偏转电场两板间距为d，板间电压为2U0，偏转后通过下极板上的小孔P离开电场。经过一段匀速直线运动后，正离子从Q点垂直于边界AB进入一正方形的区域匀强磁场（磁感应强度为B，方向垂直纸面向里），不计正离子的重力及离子之间的相互作用力，求：

（1）当正离子从P点离开偏转电场时，求P点和极板左端间的距离L以及此时的速度偏转角；

（2）求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径R；

（3）若质量为4m的离子垂直打在磁场边界AD的中点处，求能打在边界AD上的正离子的质量范围。

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质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束（初速度可视为零），从狭缝S1进入电场，经电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R，磁场边界与直线MN相切E为切点。离子离开磁场最终到达感光底片MN上，设离子电荷量为g，到达感光底片上的点与E点的距离为x，不计重力，可以判断（　　）

A. 离子束带负电

B. x越大，则离子的比荷一定越大

C. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为

D. 到达处的离子质量为

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质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束（初速度可视为零），从狭缝S1进入电场，经电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R，磁场边界与直线MN相切E为切点。离子离开磁场最终到达感光底片MN上，设离子电荷量为g，到达感光底片上的点与E点的距离为x，不计重力，可以判断（　　）

A. 离子束带负电

B. x越大，则离子的比荷一定越大

C. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为

D. 到达处的离子质量为

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如图甲所示，平行正对金属板中心线O处有一粒子源，能连续不断发出质量为m、电量为q、速度为v0的带正电的粒子，所有粒子均沿两板中心线射入板间，在紧靠板的上方等腰三角形PQR内有一垂直纸面向里的匀强磁场，三角形的对称轴与两板中心线重合，且∠RPQ=30°．两板间不加电压时粒子进入磁场时轨迹恰好与PR边相切，如图中所示．当在两板间加如图乙所示的周期性变化的电压时，t＝0时刻进入板间的粒子恰好能从板边缘进入磁场．已知板长为l，板间距离为2d，PQ长度为6d，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求：

⑴磁感应强度B的大小；

⑵两板间电压U0；

⑶粒子在磁场中运动的最长和最短时间．

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质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示为一种质谱仪的原理示意图，粒子源产生的电荷量为q的正离子，飘入加速电场加速后，刚好沿直线通过速度选择器，通过狭缝O沿垂直磁场的方向进入偏转磁场，并打在底片上的中点P处。已知速度选择器中的电场强度为E，磁感应强度为B1，偏转磁场的磁感应强度为B。，放置底片的区域MN=L，且ON＝L。不考虑离子的重力和进入加速电场前的初速度。

(1)求离子的质量m和加速电场的电压U;

(2)只改变偏转磁场磁感应强度的大小，可调节离子打在底片上的位置。为使离子打在底片上，求偏转磁场磁感应强度的调节范围（用B0表示）。

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（8分）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间的距离为d、电势差为U)加速，然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达记录它的照相底片P上．设离子在P上的位置与入口处S1之间的距离为x。

(1)求该离子的荷质比．

(2)若离子源产生的是带电量为q、质量为m1和m2的同位素离子(m1>m2)，它们分别到达照相底片上的P1、P2位置(图中末画出)，求P1、P2间的距离△x。

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