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

◎ 题目

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GH间的距离为l带电粒子的重力可忽略不计.粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小为          ;偏转磁场的磁感强度B2的大小为            

◎ 答案

◎ 解析


试题分析:(1)粒子在电场中运动只有电场力做功,根据动能定理可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小;
(2)带电的粒子在速度选择器中做匀速直线运动,说明粒子受力平衡,根据粒子的受力状态可以求得速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小;
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据粒子在磁场中运动的半径公式可以求得偏转磁场的磁感应强度B2的大小.
(1)粒子在电场中运动只有电场力做功,根据动能定理可得,,可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小v为,
(2)粒子在速度选择器中受力平衡,所以,所以磁感应强度的大小为
(3)粒子垂直进入磁场,做圆周运动,半径的大小为,所以
所以
点评:粒子在速度选择器中的运动可以分为匀加速直线运动、匀速运动和匀速圆周运动,根据不同阶段的运动的特点来分类解决.

◎ 知识点

    专家分析,试题“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…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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