Question

【题目】某粒子源向周围空间辐射带电粒子，工作人员欲通过质谱仪测量粒子的比荷，如图所示，其中S为粒子源，A为速度选择器，当磁感应强度为B1，两板间电压为U，板间距离为d时，仅有沿轴线方向射出的粒子通过挡板P上的狭缝进入偏转磁场，磁场的方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B2，磁场右边界MN平行于挡板，挡板与竖直方向夹角为α，最终打在胶片上离狭缝距离为L的D点，不计粒子重力。求：

（1）射出粒子的速率；

（2）射出粒子的比荷；

（3）MN与挡板之间的最小距离。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）粒子在速度选择器中做匀速直线运动，

由平衡条件得：

qυB1＝q

解得υ＝；

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示：

由几何知识得：

r＝＝

粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得qυB2＝m，解得：

＝

（3）MN与挡板之间的最小距离：

d＝r﹣rsinα＝

答：（1）射出粒子的速率为；（2）射出粒子的比荷为；

（3）MN与挡板之间的最小距离为。