题目内容
图30-6所示为某种质谱仪的工作原理示意图,此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐向电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距的各点电场强度大小相等;磁感应强度为B的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外;胶片M.
由粒子源发出的不同带电粒子,经加速电场加速后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经过小孔S垂直磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点.粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受重力.下列说法中正确的是( )
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图30-6
A.从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等
B.从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等
C.打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等
D.打到胶片上位置距离O点越远的粒子,比荷越大
解析:设P、Q间电压为U,静电分析器中半径为R的圆弧上电场强度为E.在PQ间加速过程中有qU=
mv2-
mv
,在静电分析器中有qE=
,两式联立解得v=
·v0,v0不同,则v不同,A错误;结合动能表达式Ek=
mv2可知B错误;粒子在磁场中运动的轨道半径r=
,结合qE=
可得r=
,r相同,则v相同,C正确;还是由上面的两式推导得r=
,r越大,则
越小,D错误.
答案:C
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