Question

质谱仪是物理研究中常用到的一种仪器，由一个加速电场合一个偏转磁场组成．一带电粒子从M极板由静止开始被加速后从S点垂直进入一个垂直直面向外的匀强磁场中，沿曲线运动后打到P点．已知：M、N之间的电压U=100V，S和P之间的距离x=10cm，磁感应强度B=0.02T，带电粒子质量m=3×10^-12kg．
求：（1）、粒子带的电荷量和电性．
（2）、求粒子在磁场中运动的速率大小．

Answer 1

分析：当粒子在电场力作用下，加速运动，根据动能定理，再由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律，列出运动半径表达式，从而解方程组，即可求解．

解答：解：（1）根据粒子在垂直向外的磁场，偏转方向向右，结合左手定则，可知，粒子带正电．
（2）粒子在电场中，由静止加速运动，根据动能定理，则有：

1

2

mv2=qU；
而粒子在磁场中，受到洛伦兹力作用下，由牛顿第二定律，则有：Bqv=m

v2

R

；
由以上两式，可解得：v=

2U

BR

=

2×100

0.02×0.05

m/s=2×105m/s；
答：（1）粒子带的电荷量6×10^-4 C和电性带正电．（2）粒子在磁场中运动的速率大小2×10⁵ m/s．

点评：考查粒子在电场中加速，在磁场中偏转，掌握动能定理与牛顿第二定律的应用，注意S和P之间的距离与运动半径的关系，同时关注单位统一．