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.偏转分离器的磁感强度为B2=0.8T.(质子的荷质比e/m=108C/kg)求: (1)能通过速度选择
问题描述:
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.偏转分离器的磁感强度为B2=0.8T.(质子的荷质比
=108C/kg)求:e m
(1)能通过速度选择器的粒子速度为多大?
(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为多少?
答
(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
=2×105m/s,1.2×105
0.6
(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
,得R=
v
20
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
)=0.5cm;2×105
0.8×108
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.