题目内容
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,在科学研究中具有重要应用.如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两端电压为U,板间匀强磁场磁感应强度为B1,一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2,结果分别打在a、b两点,测得两点间的距离为△R,由此可知,打在两点的粒子质量差为△m=
.(粒子重力不计)
qdB1B2△ R |
2U |
qdB1B2△ R |
2U |
分析:带电粒子在电容器两极板间受电场力和洛伦兹力平衡,做匀速直线运动,进入磁场B2后做匀速圆周运动,根据轨道半径之差,运用洛伦兹力提供向心力求出粒子的质量差.
解答:解:在电容器中受力平衡有:qvB1=qE.解得v=
=
.
进入磁场B2后,qvB2=m
解得R=
同位素的电量相等,质量不等.有△R=2(R1-R2)=
所以△m=
.
故答案为:
.
E |
B1 |
U |
dB1 |
进入磁场B2后,qvB2=m
v2 |
R |
解得R=
mU |
qdB1B2 |
同位素的电量相等,质量不等.有△R=2(R1-R2)=
2△mU |
qdB1B2 |
所以△m=
qdB1B2△ R |
2U |
故答案为:
qdB1B2△ R |
2U |
点评:解决本题的关键知道从速度选择器进入偏转磁场,速度相同.以及知道在偏转磁场中的半径与电荷的比荷有关,同位素,电量相同,质量不同,偏转的半径就不同.
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