题目内容

18.如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器,速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为B和E,平板S上有可让粒子通过的狭缝P的记录粒子位置的胶片A1A2,平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场,带电粒子到达胶片上时的位置与P点的水平距离为x,不计粒子重力
(1)试判断粒子的电性和速度选择器中匀强磁场的方向,并说明理由;
(2)求粒子的比荷.

分析 (1)带电粒子经加速后进入速度选择器,根据粒子在匀强磁场中的圆周运动的轨迹,运用左手定则可以判断粒子带正电还是负电,以及速度选择器中的磁场的方向.
(2)带电粒子经加速后进入速度选择器,速度为v=$\frac{E}{B}$ 粒子可通过选择器,然后进入B0,打在板的不同位置,根据粒子在匀强磁场中做圆周运动时由洛伦兹力提供向心力即可求出粒子的比荷.

解答 解:(1)粒子垂直磁场向下进入磁场后向左偏转,根据左手定则可知,粒子带正电;粒子带正电,则受电场力向右,由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外.
(2)由qE=qvB,得v=$\frac{E}{B}$,此时粒子受力平衡,可沿直线穿过选择器;
由洛伦兹力提供向心力得:$qv{B}_{0}=\frac{m{v}^{2}}{R}$
其中:2R=x
则:$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}R}$=$\frac{2v}{{B}_{0}x}$=$\frac{2E}{B{B}_{0}x}$
答:(1)根据左手定则可知粒子带正电荷;速度选择器中的磁场B的方向垂直向外;
(2)粒子的荷质比$\frac{2E}{B{B}_{0}x}$.

点评 质谱仪工作原理应采取分段分析的方法,即粒子加速阶段、速度选择阶段、在磁场中运动阶段,理解各个阶段运动的特点是做好这一类题目的关键.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网