Question

【題目】某粒子源向周圍空間輻射帶電粒子，工作人員欲通過質譜儀測量粒子的比荷，如圖所示，其中S為粒子源，A為速度選擇器，當磁感應強度為B1，兩板間電壓為U，板間距離為d時，僅有沿軸線方向射出的粒子通過擋板P上的狹縫進入偏轉磁場，磁場的方向垂直于紙面向外，磁感應強度大小為B2，磁場右邊界MN平行于擋板，擋板與豎直方向夾角為α，最終打在膠片上離狹縫距離為L的D點，不計粒子重力。求：

（1）射出粒子的速率；

（2）射出粒子的比荷；

（3）MN與擋板之間的最小距離。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，

由平衡條件得：

qυB1＝q

解得υ＝；

（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動，運動軌跡如圖所示：

由幾何知識得：

r＝＝

粒子在磁場中做圓周運動，由牛頓第二定律得qυB2＝m，解得：

＝

（3）MN與擋板之間的最小距離：

d＝r﹣rsinα＝

答：（1）射出粒子的速率為；（2）射出粒子的比荷為；

（3）MN與擋板之間的最小距離為。