Question

（15分）如图所示为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。可测量出G、H间的距离为。带电粒子的重力可忽略不计。求：

(1)粒子从加速电场射出时速度ν的大小。

(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B₁的大小和方向。

(3)偏转磁场的磁感强度B₂的大小。

Answer

（1） （2），方向垂直纸面向外 （3）

【解析】

试题分析：（1）由动能定理得      qU=  ①             

解得：                         

由洛伦兹力与电场力大小相等得到：  qvB1=Eq   ②  

由①②联立得到：    

由左手定则得磁场方向垂直纸面向外。

（3）粒子在磁场中运动是洛伦兹力通过向心力得到：        

   ③  

        ④    

由①③④联立解得：         

考点：动能定理，左手定则，向心力公式