如图为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选...

问题详情：

如图为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为l．带电粒子的重力可忽略不计．求

（1）粒子从加速电场*出时速度ν的大小．

（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向．

（3）偏转磁场的磁感强度B2的大小．

【回答】

考点：  质谱仪和回旋加速器的工作原理．

专题：  带电粒子在磁场中的运动专题．

分析：  （1）粒子在电场中运动只有电场力做功，根据动能定理可以求得粒子从加速电场*出时速度v的大小；

（2）带电的粒子在速度选择器中做匀速直线运动，说明粒子受力平衡，根据粒子的受力状态可以求得速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子在磁场中运动的半径公式可以求得偏转磁场的磁感应强度B2的大小．

解答：  解：（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，

根据动能定理可得，

qU= mv2

可以求得粒子从加速电场*出时速度v的大小v为，

v=；

（2）粒子在速度选择器中受力平衡，

所以qE=qvB1，

所以磁感应强度B1的大小为

B1==E，

根据左手定则可知，磁感强度B1的方向垂直纸面向外；

（3）粒子垂直进入磁场，做圆周运动，半径的大小为 L，

所以qvB2=m

即L=，

所以B2=．

答：（1）粒子从加速电场*出时速度ν的大小；

（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小E和方向向外．

（3）偏转磁场的磁感强度B2的大小．

点评：  粒子在速度选择器中的运动可以分为匀加速直线运动、匀速运动和匀速圆周运动，根据不同阶段的运动的特点来分类解决．

知识点：安培力与洛伦兹力单元测试

题型：计算题