题目内容
质谱仪是一种能够把具有不同荷质比(带电粒子的电荷和质量之比)的带电粒子分离开来的仪器,它的工作原理如图所示.其中A部分为粒子速度选择器,C部分是偏转分离器.如果速度选择器的两极板间匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感强度为B1.偏转分离器区域匀强磁场的磁感强度为B2,某种带电粒子由O点沿直线穿过速度选择器区域后进入偏转分离器.求:
(1)粒子由孔 O′进入偏转分离器时的速度为多大?
(2)粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动,在照相底片MN上的D点形成感光条纹,测得D点到 O′点的距离为d,则该种带电粒子的荷质比q/m为多大?![精英家教网](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20130925/201309252126517291161.png)
(1)粒子由孔 O′进入偏转分离器时的速度为多大?
(2)粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动,在照相底片MN上的D点形成感光条纹,测得D点到 O′点的距离为d,则该种带电粒子的荷质比q/m为多大?
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(1)粒子在 OO′间做匀速直线运动,所以粒子受电场力和磁场力大小相等,方向相反,即 qvB1=qE ②
由此解出粒子进入偏转分离器时的速度为:v=
①
(2)粒子进入偏转分离器的磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即:qvB2=
由此解出粒子运动的圆周半径为 R=
②
将(1)中求出的v代入上式,并由题意 d=2R
解出
=
③
由此解出粒子进入偏转分离器时的速度为:v=
E |
B |
(2)粒子进入偏转分离器的磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即:qvB2=
mv2 |
R |
由此解出粒子运动的圆周半径为 R=
mv |
qB2 |
将(1)中求出的v代入上式,并由题意 d=2R
解出
q |
m |
2E |
dB1B2 |
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