Question

【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，A為粒子加速器，電壓為，B為速度選擇器，其內(nèi)部勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，左右兩板間距離為，C為偏轉(zhuǎn)分離器，內(nèi)部勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，今有一質(zhì)量為，電量為且初速為0的帶電粒子經(jīng)加速器A加速后，沿圖示路徑通過(guò)速度選擇器B，再進(jìn)入分離器C中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)帶電粒子的重力，試

（1）粒子帶何種電荷；

（2）粒子經(jīng)加速器A加速后所獲得的速度；

（3）速度選擇器的電壓；

（4）粒子在C區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。

Answer 1

【答案】（1）帶正電；（2）；（3） （4）

【解析】

（1）根據(jù)電荷在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向即可判斷電荷的正負(fù)；

（2）根據(jù)動(dòng)能定理求解速度

（3）根據(jù)平衡求解磁場(chǎng)強(qiáng)度

（4）根據(jù)求解運(yùn)動(dòng)軌道半徑；

（1）根據(jù)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向及偏轉(zhuǎn)方向可知該粒子帶正電；

（2）粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速，獲得速度 ，由動(dòng)能定理得：

解得：

⑵在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡得

解得：

⑶在B2中作圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力，

解得：

故本題答案是：（1）帶正電；（2）；（3） （4）