Question

【題目】如圖所示為質譜儀的原理圖，A為粒子加速器，電壓為U1；B為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應強度為B1，板間距離為d；C為偏轉分離器，磁感應強度為B2．今有一質量為m、電量為q的正離子經(jīng)加速后，恰好通過速度選擇器，進入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動，求：

（1）粒子的速度v

（2）速度選擇器的電壓U2

（3）粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R．

Answer 1

【答案】（1）．（2）B1d．（3）．

【解析】試題分析：（1）根據(jù)動能定理qU1=mv2求出粒子的速度v．

（2）在速度選擇器中作勻速直線運動，電場力與洛侖茲力平衡，根據(jù)Eq=qvB1求出電壓U2．

（3）根據(jù)洛侖茲力提供向心力，，求出粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R．

解：（1）粒子經(jīng)加速電場U1加速，獲得速度V，由動能定理得：

qU1=mv2解得v=

故粒子的速度為．

（2）在速度選擇器中作勻速直線運動，電場力與洛侖茲力平衡得

Eq=qvB1即

U2=B1dv=B1d

故速度選擇器的電壓U2為B1d．

（3）在B2中作圓周運動，洛侖茲力提供向心力，有，

R=．

故粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R為．