解题思路:根据带电粒子在电场中受力运动的方向可以判定电荷的电性;电场力做功等于带电粒子增加的动能,根据动能定理求出粒子的速度;粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力由牛顿第二定律求出粒子运动的半径,然后d=2r.
(1)带电粒子在电场中受力运动的方向是从正极向负极,可以判定电荷该粒子带正电;
(2)粒子在电场中被加速.由动能定理得:
qU=
1
2mv2
解得:v=
2qU
m
(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力由牛顿第二定律可得:qvB=
mv2
r
所以:r=
mv
qB
解得:d=2r=
2mv
qB=
2
B
2mU
q
答:(1)粒子带正电;
(2)粒子进入磁场时的速率v=
2qU
m.
(3)OP间的距离d=
2
B
2mU
q.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 质谱仪的原理是先让带电粒子在电场中加速,然后进入匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动,两个公式是基本固定的公式,所以题目相对难度不大.