题目内容
质谱仪是物理研究中常用到的一种仪器，由一个加速电场合一个偏转磁场组成．一带电粒子从M极板由静止开始被加速后从S点垂直进入一个垂直直面向外的匀强磁场中，沿曲线运动后打到P点．已知：M、N之间的电压U=100V，S和P之间的距离x=10cm，磁感应强度B=0.02T，带电粒子质量m=3×10-12kg．求：（1）、粒子带的电荷量和电性．
（2）、求粒子在磁场中运动的速率大小．
分析：当粒子在电场力作用下，加速运动，根据动能定理，再由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律，列出运动半径表达式，从而解方程组，即可求解．
解答：解：（1）根据粒子在垂直向外的磁场，偏转方向向右，结合左手定则，可知，粒子带正电．
（2）粒子在电场中，由静止加速运动，根据动能定理，则有：
mv2=qU；
而粒子在磁场中，受到洛伦兹力作用下，由牛顿第二定律，则有：Bqv=m
；
由以上两式，可解得：v=
=
m/s=2×105m/s；
答：（1）粒子带的电荷量6×10-4 C和电性带正电．（2）粒子在磁场中运动的速率大小2×105 m/s．
（2）粒子在电场中，由静止加速运动，根据动能定理，则有：
| 1 |
| 2 |
而粒子在磁场中，受到洛伦兹力作用下，由牛顿第二定律，则有：Bqv=m
| v2 |
| R |
由以上两式，可解得：v=
| 2U |
| BR |
| 2×100 |
| 0.02×0.05 |
答：（1）粒子带的电荷量6×10-4 C和电性带正电．（2）粒子在磁场中运动的速率大小2×105 m/s．
点评：考查粒子在电场中加速，在磁场中偏转，掌握动能定理与牛顿第二定律的应用，注意S和P之间的距离与运动半径的关系，同时关注单位统一．
练习册系列答案
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质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要装置，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，两板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷量相同但质量不同的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为x，粒子所带电荷量为q，且不计重力．求：
．
x2.