Question

质谱仪的工作原理图如图所示,A为粒子加速器,加速电压为U₁;M为速度选择器,两板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感应强度为B₁,两板间距离为d;N为偏转分离器,内部有与纸面垂直的匀强磁场,磁感应强度为B₂.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子由静止经加速器加速后,恰能通过速度选择器,进入分离器后做圆周运动,并打到感光板P上.不计重力,求:

(1)粒子经粒子加速器A加速后的速度v的大小及速度选择器M两板间的电压U₂.
(2)粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径R.
(3)某同学提出在其他条件不变的情况下,只减小加速电压U₁,就可以使粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径减小.试分析他的说法是否正确.

Answer 1

（1）（2）（3）不正确

解析试题分析：(1)带电粒子在A中电场力对它做功,由动能定理得：
得：                                   （2分）
带电粒子在M中水平方向受电场力和洛伦兹力,则
可得                                （2分）
(2)带电粒子在N中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力
可得                  (4分)
(3)不正确.若其他条件不变,只减小加速电压U₁,则粒子经加速后获得的速度减小,进入速度选择器后,粒子受到的电场力和洛伦兹力大小不再相等,粒子无法通过速度选择器进入偏转分离器.                   (2分)
考点：考查了粒子在电磁场中的运动，
点评：了解速度选择器这个装置的功能以及原理．当一个物理量改变时，要考虑这个量的改变会引起过程中其它量的改变．