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如图所示为质谱仪的原理图,A为粒子加速器,电压为U1;B为速度选择器,磁场与电场...

如图所示为质谱仪的原理图,A为粒子加速器,电压为U1;B为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为B2.今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后,恰好通过速度选择器,进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动,求:
(1)粒子的速度v
(2)速度选择器的电压U2
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.

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(1)根据动能定理qU1=mv2求出粒子的速度v. (2)在速度选择器中作匀速直线运动,电场力与洛仑兹力平衡,根据Eq=qvB1求出电压U2. (3)根据洛仑兹力提供向心力,,求出粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R. 【解析】 (1)粒子经加速电场U1加速,获得速度V,由动能定理得: qU1=mv2   解得v= 故粒子的速度为. (2)在速度选择器中作匀速直线运动,电场力与洛仑兹力平衡得 Eq=qvB1即 U2=B1dv=B1d 故速度选择器的电压U2为B1d. (3)在B2中作圆周运动,洛仑兹力提供向心力,有, R=. 故粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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