题目内容
【题目】质谱仪最初由汤姆孙的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在．现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如右图所示是一简化了的质谱仪原理图．边长为L的正方形区域abcd内有相互正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E，方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．有一束带电粒子从ad边的中点O以某一速度沿水平方向向右射入，恰好沿直线运动从bc边的中点e射出（不计粒子间的相互作用力及粒子的重力），撤去磁场后带电粒子束以相同的速度重做实验，发现带电粒子从b点射出，问：
（1）带电粒子带何种电性的电荷?
（2）带电粒子的比荷（即电荷量的数值和质量的比值
）多大?
（3）撤去电场后带电粒子束以相同的速度重做实验，则带电粒子将从哪一位置离开磁场，在磁场中运动的时间多少?
【答案】（1）负电（2）
（3）从dc边距离d点距离为
处射出磁场；
【解析】
（1）正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反，粒子向上偏转，可知粒子带负电；
（2）根据平衡条件：
qE=qv0B
得：
撤去磁场后，粒子做类平抛运动，则有：
x=v0t=L
得：
（3）撤去电场后带电粒子束在磁场中做匀速圆周运动，则：
得：
粒子从dc边射出磁场，设粒子射出磁场距离d点的距离为x，根据几何关系：
r=L
得：
所以
答：（1）带电粒子带负电；
（2）带电粒子的比荷；
（3）撤去电场后带电粒子束以相同的速度重做实验，则带电粒子将从dc边距离d点处离开磁场，在磁场中运动的时间
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