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某环保设备装置可用于气体中有害离子的检测和分离.离子检测的简化原理如图1所示,Ⅰ为电场加速区,Ⅱ为无场漂移区,III为电场检测区.己知I区中AB与CD两极的电势差为U,距离为L,Ⅱ区中CE与DE两板的...
题目内容:
某环保设备装置可用于气体中有害离子的检测和分离.离子检测的简化原理如图1所示,Ⅰ为电场加速区,Ⅱ为无场漂移区,III为电场检测区.己知I区中AB与CD两极的电势差为U,距离为L,Ⅱ区中CE与DE两板的间距为d,板长为4L,Ⅲ区中EF与GH间距足够大,其内部匀强电场大小为U/2L ,方向水平向左.假设大量相同的正离子在AB极均匀分布,由初速度为零开始加速,不考虑离子间的相互作用和重力.则:
(l)AB和CD哪一极电势高?若正离子比荷为k,求该离子到达CD极时的速度大小;
(2)该装置可以测出离子从AB极出发,经Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区,最后返回EF端的总时间t.由此可以确定离子的比荷k与t的函数关系式.
(3)若将Ⅲ区的匀强电场换成如图2所示的匀强磁场,则电场检测区变成了磁场分离区,为收集分离出的离子,需在EF边上放置收集板EP.收集板下端留有狭缝PF,离子只能通过狭缝进入磁场进行分离.假设在AB极上有两种正离子,质量分別为 、 ,且 ,电荷量均为q,现要将两种离子在收集板上的完全分离,同时为收集到更多离子,狭缝尽可能大,试讨论狭缝PF宽度的最大值.(磁感应强度大小可调,不考虑出Ⅲ区后再次返回的离子)
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