题目内容

【题目】质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1,b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d,c为偏转分离器。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子,不计重力,该粒子经加速后恰能匀速通过速度选择器,进入偏转分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求:

(1)粒子射出加速器时的速度v;

(2)速度选择器的电压U2;

(3)偏转分离器中磁场的磁感应强度为B2。

【答案】(1);(2);(3)。

【解析】

(1)粒子经加速电场U1加速,获得速度为v,由动能定理可知:

qU1=mv2

解得

v=

(2)在速度选择器中作匀速直线运动,电场力与洛仑兹力平衡得:

qE=qvB1

即

解得:

U2=B1dv=

(3)在B2中作圆周运动,洛仑兹力提供向心力

qvB2=m

解得:

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