Question

【題目】如圖所示為質譜儀的示意圖，速度選擇器部分的勻強電場場強E=1.2×105V/m，勻強磁場的磁感應強度為Bl=0.6T，偏轉分離器的磁感應強度為B2=0.8T，求：

（1）能通過速度選擇器的粒子速度多大？
（2）質子和氘核進入偏轉分離器后打在照相底片上后條紋之間的距離d為多少？（已知質子的質量為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：粒子進入磁場B2后做圓周運動，洛倫茲力提供粒子做圓周運動的向心力，即

evB2=m ，

可得：R=

又質子的質量為mH，氘核的質量為2mH，則有：

d= ×2﹣ ×2=5.2×10﹣3 m．

答：質子和氘核進入偏轉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】帶電粒子先經電場加速后，再進入速度選擇器，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，然后進入磁場做勻速圓周運動，打在S板的不同位置．在磁場中由洛倫茲力提供向心力，根據半徑公式分析比荷與軌跡半徑的關系．