题目内容
【题目】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。偏转分离器区域匀强磁场的磁感强度为,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(如图示),在照相底片MN上的D点形成感光条纹,测得D点到点的距离为d,则该种带电粒子带何种电荷,该种带电粒子的荷质比为多大?
【答案】(1);(2)正电荷, .
【解析】试题分析:(1)粒子做匀速直线运动,根据受力平衡求出速度;(2)在磁场中,洛伦兹力提供向心力,结合牛顿运动定律求出比荷.
(1)粒子在间做匀速直线运动,所以粒子受电场力和磁场力大小相等,方向相反即:
解得粒子进入偏转分离器时的速度为:
(2)由左手定则可知粒子带正电,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:
解得:
将(1)中求出的v代入上式,并由题意得:d=2R
解得:
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