题目内容

如图所示为质谱仪的示意图，其中A部分为粒子速度选择器，C部分是偏转分离器。如果速度选择器的两极板间匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B1。偏转分离器区域匀强磁场的磁感应强度为B2，某种带电粒子由O点沿直线穿过速度选择器区域后进入偏转分离器。求：                                              
（1）能通过速度选择器的粒子速度多大？
（2）粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动，在照相底片MN上的D点形成感光条纹，测得D点到点的距离为d，则该种带电粒子的荷质比q/m为多大？
 
解：（1）粒子在间做匀速直线运动，所以粒子受电场力 和磁场力大小相等，方向相反，即 ①由此解出粒子进入偏转分离器时的速度为 ②（2）粒子进入偏转分离器的磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即由此解出粒子运动的圆周半径为 ③将②中求出的v代入上式，并由题意 得出： ④
练习册系列答案
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如图所示为质谱仪的原理图．带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点．测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计．设粒子的电荷量为q，质量为m，试证明该粒子的比荷为：
q
m
=
8U
B2d2
．

（14分）如图所示为质谱仪的原理图，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，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的初速为零的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：

（1）粒子进入速度选择器的速度v；

（2）速度选择器的电压U2 ；

（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

 

如图所示为质谱仪的原理图，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，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，不计重力。求：
⑴ 粒子的速度v；
⑵ ⑵速度选择器的电压U2；
⑶ ⑶粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

如图所示为质谱仪的原理图，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，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，不计重力。求：

⑴  粒子的速度v；

⑵  ⑵速度选择器的电压U2；

⑶  ⑶粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

 

（14分）如图所示为质谱仪的原理图，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，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的初速为零的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：

（1）粒子进入速度选择器的速度v；

（2）速度选择器的电压U2 ；

（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

 

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