如图所示装置可用来分析气体原子的组成.首先使待研究气体进入电离室A,在此气体被电离成等离子体(待研究气体的等离子体由含有一价正离子和电荷量为e的电子组成,整体显电性)

◎ 题目

如图所示装置可用来分析气体原子的组成.首先使待研究气体进入电离室A,在此气体被电离成等离子体(待研究气体的等离子体由含有一价正离子和电荷量为e的电子组成,整体显电性).这些等离子体(统称“带电粒子”)从电离室下端狭缝S1飘出(忽略飘出的速度),经两极板间电压为U的加速电场后(忽略这些带电粒子被加速的时间),从狭缝S2沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的有界匀强磁场,在磁场的上、下边界处分别装有水平底片E和F.当双刀双掷开关分别掷向1、2和3、4时,发现从电离室狭缝S1飘出的带电粒子分别打在E和F上的P、Q点.已知狭缝S2与水平底片E上P点之间的距离d1=2.0cm,到水平底片F上Q点的水平距离d2=6.4cm,磁场区域宽度d=30cm.空气阻力、带电粒子所受重力以及带电粒子之间的相互作用均可忽略不计.
(1)试分析打在P点的带电粒子的带电性质,并写出该带电粒子质量的表达式;(要求用题中的字母表示)
(2)试确定打在Q点的带电粒子的质量和打在P点的带电粒子的质量之比;(结果保留两位有效数字)
(3)若P点是底片E上刻度尺的右端点,而实验中带电粒子总是打到P点右侧,从而导致不便于测量带电粒子击中底片位置到狭缝S2的距离,应如何调整可使带电粒子能打在P点左侧的位置.
魔方格

◎ 答案

带电粒子电场中做加速运动,动能的增加量等于电场力对粒子做的功:eU=
1
2
mv2

进入磁场后,洛仑兹力提供向心力:qvB=
mv2
r

得:r=
mv
qB
   ①
联立以上3个公式,整理得:m=
eB2
2U
?r2
   ②
(1)打在P点的粒子向右偏转,根据左手定则可以判定出,粒子带负电荷;同时还可以知道,粒子运动的轨迹是个半圆,所以:2r1=d1
将上式带入②,得到:m1=
eB2
2U
?
r21
=
eB2
d21
8U

(2)设打在Q点的粒子的半径是r2,则根据几何关系得:(r2-d2)2+
d22
=
r22

带入数据,求得:r2=73.5cm
所以:
m1
m2
=
r21
r22
=
1
73.52
=1.9×10-4

(3)要使带电粒子能打在P点左侧的位置,可以才用的方法就是减小粒子的运动半径.根据①可知,减小半径的方法有两种:一是增大磁场的强度,一是减小粒子进入磁场时的速度,即减小加速电场的电压U.
答:(1)在P点的带电粒子的带负电,该带电粒子质量的表达式m1=
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐
如图甲所示,直角坐标系中直线AB与横轴x夹角∠BAO=30°,AO长为a。假设在点A处有一放射源可沿∠BAO所夹范围内的各个方向放射出质量为m、速度大小均为v、带电量为e的电子,电子重
如图甲所示,直角坐标系中直
如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一、四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接
如图甲所示,建立Oxy坐标系,
如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一个质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于轴正方向射入磁场,
如图所示,在平面直角坐标系
如图所示,两平行金属板A,B长度为l,直流电源能提供的最大电压为U,位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为-q、重力不计的带电粒子,射入板
如图所示,两平行金属板A,B
静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44:1,如图所示,则[]A.α粒子与反冲粒子的动量
静止在匀强磁场中的某放射性