問題詳情:
質譜儀是一種測量帶電粒子質量和分析同位素的重要工具,它的構造原理如圖,離子源A產生電荷量相同而質量不同的離子束(初速度可視為零),從狹縫S1進入電場,經電壓為U的加速電場加速後,再通過狹縫S2從小孔垂直MN*入圓形勻強磁場。該勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直於紙面向外,半徑為R,磁場邊界與直線MN相切E為切點。離子離開磁場最終到達感光底片MN上,設離子電荷量為g,到達感光底片上的點與E點的距離為x,不計重力,可以判斷( )
A.離子束帶負電
B.x越大,則離子的比荷一定越大
D.到達處的離子質量為
【回答】
CD
【解析】
帶電粒子在加速電場中做勻加速直線運動,設加速後的速度大小為v,根據動能定理有:,解得:,然後勻速運動到E點進入有界磁場中,其運動軌跡如下圖所示:
粒子從E點先沿虛線圓弧,再沿直線做勻速直線運動到N點。由左手定則,粒子是正電。故A錯誤;由,則,x越大則r越大,則比荷越小,故B錯誤;在△ENO中,解得:θ=60°,設帶電粒子運動的軌跡圓的半徑為r,根據數學知識有:,解得:,由,由幾何關係圓弧圓心角α=120°,聯立可得: ,故CD正確。
知識點:質譜儀與迴旋加速器
題型:選擇題