Question

【題目】質譜儀是一種研究同位素的工具，如圖為倍恩勃立奇等設計的質譜儀結構示意圖。從離子源產生的同位素離子，經過S2、Sl之間的電壓U加速，穿過平行板P1、P2區間，從狹縫S0垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場，偏轉半周后打在照相底片上，不計離子重力。

(1)若忽略某離子進入狹縫S2時的速度，在底片上的落點到狹縫S0的距離為上，求該離子的比荷；

(2)實際上，離子進入S2時有不同的速度，為降低其影響，在P1、P2間加均垂直于連線S1S0、場強為E的勻強電場和磁感應強度為B'的勻強磁場，電場方向由P1指向P2，試指出磁場B'的方向。若帶電量為g的兩個同位素離子在底片上的落點相距△L，求它們的質量差△m。

Answer 1

【答案】(1)；(2)垂直于紙面向外；

【解析】

(1)對粒子在S2、S1之間的加速過程，有

①

對離子在磁場B中的偏轉過程，有

②

2r=L ③

聯立①②③式，解得離子的比荷

④

(2)磁場的方向應垂直于紙面向外，要離子沿連線S1S0運動，有：

⑤

對兩個同位素離子（設m1>m2），分別有：

⑥

⑦

⑧

聯立⑤⑥⑦⑧式，解得兩個離子的質量差

⑨