Question

【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖，速度選擇器部分的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E=1.2×105V/m，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bl=0.6T，偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=0.8T，求：

（1）能通過速度選擇器的粒子速度多大？
（2）質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上后條紋之間的距離d為多少？（已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.66×10﹣27kg，電量為1.610﹣19C）

Answer 1

【答案】
（1）解：能沿直線通過速度選擇器的粒子所受到的電場力和洛倫茲力等大、反向，即evB1=eE

解得：v= = m/s=2×105 m/s．

答：能沿直線通過速度選擇器的粒子的速度大小為2×105 m/s；

（2）解：粒子進(jìn)入磁場B2后做圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動的向心力，即

evB2=m ，

可得：R=

又質(zhì)子的質(zhì)量為mH，氘核的質(zhì)量為2mH，則有：

d= ×2﹣ ×2=5.2×10﹣3 m．

答：質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離d為5.2×10﹣3 m．

【解析】帶電粒子先經(jīng)電場加速后，再進(jìn)入速度選擇器，電場力與洛倫茲力平衡，速度必須為v= 的粒子才能通過選擇器，然后進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，打在S板的不同位置．在磁場中由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)半徑公式分析比荷與軌跡半徑的關(guān)系．