Question

【题目】如图所示为质谱仪的示意图，速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2×105V/m，匀强磁场的磁感应强度为Bl=0.6T，偏转分离器的磁感应强度为B2=0.8T，求：

（1）能通过速度选择器的粒子速度多大？
（2）质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上后条纹之间的距离d为多少？（已知质子的质量为1.66×10﹣27kg，电量为1.610﹣19C）

Answer 1

【答案】
（1）解：能沿直线通过速度选择器的粒子所受到的电场力和洛伦兹力等大、反向，即evB1=eE

解得：v= = m/s=2×105 m/s．

答：能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小为2×105 m/s；

（2）解：粒子进入磁场B2后做圆周运动，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，即

evB2=m ，

可得：R=

又质子的质量为mH，氘核的质量为2mH，则有：

d= ×2﹣ ×2=5.2×10﹣3 m．

答：质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为5.2×10﹣3 m．

【解析】带电粒子先经电场加速后，再进入速度选择器，电场力与洛伦兹力平衡，速度必须为v= 的粒子才能通过选择器，然后进入磁场做匀速圆周运动，打在S板的不同位置．在磁场中由洛伦兹力提供向心力，根据半径公式分析比荷与轨迹半径的关系．