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有一种质谱仪的结构如图所示.带电粒子经过S1S2之间的电场加速后,进入P1P2之间的狭缝.P1P2之间存在着互相正交的磁场B1和电场E,只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过SO上的狭缝,进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域后做匀速圆周运动,打在屏AA上,并发出亮光.记录下亮光所在的位置,量取狭缝到亮光的距离d,即可求出带电粒子的比荷,简述其原理.

 

答案:
解析:

解析:设加速电场加速电压为U,可求得带电粒子进入速度选择器时的速度v,根据平衡条件知道,只有速度为v的带电粒子才能被选择.粒子做匀速圆周运动时,根据洛伦兹力充当向心力,建立q/m的关系.在P1、P2之间,由qvB1=qE可知,只有速度为v=E/B1的粒子才能通过.这一装置叫速度选择器,SO以下的空间只存在磁场B2,不存在电场,带电粒子在洛伦兹力的作用下将做半径为R()的匀速圆周运动.qvB2=mv2/R即qB2=mE/B1R

由上式得,式中B1、B2是人为加上去的,R可测量,这样便可以求带电粒子的比荷q/m.

答案:原理(略)

说明:质谱仪的主要原理是带电粒子在磁场中的偏转,在现代科学技术中有着重要作用.要注意对质谱仪原理的理解和带电粒子运动过程的分析.

 


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:物理教研室 题型:038

有一种质谱仪的结构如图所示.带电粒子经过S1S2之间的电场加速后,进入P1P2之间的狭缝.P1P2之间存在着互相正交的磁场B1和电场E,只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过SO上的狭缝,进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域后做匀速圆周运动,打在屏AA上,并发出亮光.记录下亮光所在的位置,量取狭缝到亮光的距离d,即可求出带电粒子的比荷,简述其原理.

 

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科目:高中物理 来源: 题型:038

有一种质谱仪的结构如下图所示.带电粒子经过之间的电场加速后,进入之间的狭缝.之间存在着互相正交的磁场和电场E,只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过上的狭缝,进入磁感应强度为的匀强磁场区域后做匀速圆周运动,打在屏上,并发出亮光.记录下亮光所在的位置,量取狭缝到亮光的距离d,即可求出带电粒子的比荷,简述其原理.

      

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科目:高中物理 来源: 题型:

有一种质谱仪的结构如图15-3所示.带电粒子经过S1和S2之间的电场加速后,进入P1、P2之间的狭缝.P1、P2之间存在着互相正交的磁场B1和电场E,只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过S0上的狭缝,进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域后做匀速圆周运动,打在屏A′A上,并发出亮光.记录下亮光所在的位置,量取狭缝到亮光的距离d,即可求出带电粒子的比荷,简述其原理.

图15-3

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科目:高中物理 来源: 题型:

有一种质谱仪的结构如图15-3所示.带电粒子经过S1和S2之间的电场加速后,进入P1、P2之间的狭缝.P1、P2之间存在着互相正交的磁场B1和电场E,只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过S0上的狭缝,进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域后做匀速圆周运动,打在屏A′A上,并发出亮光.记录下亮光所在的位置,量取狭缝到亮光的距离d,即可求出带电粒子的比荷,简述其原理.

图15-3

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