Question

图15-16为一种质谱仪示意图,由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成.若静电分析仪通道的半径为R,均匀辐向电场的场强为E,方向如图所示;磁分析仪中有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,问：

图15-16

(1)为了使位于A处的质量为m、电荷量为q的离子,从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析仪,加速电场的电压U应为多大?(离子的重力不计)

(2)离子由P点进入磁分析仪后,最终打在乳胶片上的Q点,该点距入射点P多远?若有一群离子从静止开始通过质谱仪后落在同一点Q,则该群离子有什么共同点?

Answer 1

解析：(1)离子在加速电场中做加速运动,根据动能定理,有

    qU=mv².                 ①

    离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,有

    qE=                 ②

    由①②式得U=ER.       ③

(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有

    qvB=                ④

    由②④式得

    r=       ⑤

        ⑥

    由⑥式可知∝,说明该群离子必同带正电荷,且具有相同的比荷.

答案：(1)加速电场的电压U=ER

(2)该群离子同带正电荷,且具有相同的比荷.