Question

【題目】質(zhì)譜儀是一種能夠把具有不同荷質(zhì)比（帶電粒子的電荷和質(zhì)量之比）的帶電粒子分離開來的儀器，它的工作原理如圖所示。其中A部分為粒子速度選擇器，C部分是偏轉(zhuǎn)分離器。如果速度選擇器的兩極板間勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E，勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為。偏轉(zhuǎn)分離器區(qū)域勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為，某種帶電粒子由O點(diǎn)沿直線穿過速度選擇器區(qū)域后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器。求：

（1）粒子由孔進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器時(shí)的速度為多大？

（2）粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)（如圖示），在照相底片MN上的D點(diǎn)形成感光條紋，測得D點(diǎn)到點(diǎn)的距離為d，則該種帶電粒子帶何種電荷，該種帶電粒子的荷質(zhì)比為多大？

Answer 1

【答案】（1）；（2）正電荷， .

【解析】試題分析：（1）粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)受力平衡求出速度；（2）在磁場中，洛倫茲力提供向心力，結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出比荷．

（1）粒子在間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子受電場力和磁場力大小相等，方向相反即：

解得粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器時(shí)的速度為：

（2）由左手定則可知粒子帶正電，粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器的磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

洛倫茲力提供向心力，即：

解得：

將（1）中求出的v代入上式，并由題意得：d=2R

解得：