Question

如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2×105v/m，匀强磁场的磁感强度为B1=0.6T．偏转

Answer 1

解题思路：带电粒子先经电场加速后，再进入速度选择器，电场力与洛伦兹力平衡，速度必须为v=[E/B]的粒子才能通过选择器，然后进入磁场做匀速圆周运动，打在S板的不同位置．在磁场中由洛伦兹力提供向心力，根据半径公式分析比荷与轨迹半径的关系．

（1）在速度选择器中，假设粒子带正电，电场力向右，电场力与洛伦兹力必须平衡，粒子才能通过选择器，所以qE=qvB，

解得：v=[E/B]=

1.2×105

0.6=2×10⁵m/s，

（2）粒子垂直磁场边界进入匀强磁场，做圆周运动，轨迹为一个半圆．

进入磁场B₀的粒子由洛伦兹力提供向心力，应满足：qvB₀=m

v20

R，得R=

mv0

Bq，

质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离

d=2R_氘-2R_质=2（

2×2×105

0.8×108-

2×105

0.8×108）=0.5cm；

答：（1）能通过速度选择器的粒子速度为2×10⁵m/s；

（2）质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为0.5cm．

点评：

本题考点： 质谱仪和回旋加速器的工作原理．

考点点评： 本题理解质谱仪工作原理时应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段，注意条纹之间的距离d为直径之差．