1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若速度相同的同一束粒

1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示.已知两板间匀速电场的电场强度为E,磁场的磁感应强度为B1,乳胶片右侧磁场的磁感应强度为B2.(1)为使带电粒子在P1与P2两板间沿直线运动,判断两板带电情况;(2)求带电粒子从S0孔射入磁场B2中的速度;(3)若打在乳胶片上的位置距孔S0的距离为d,带电粒子的比荷qm=?
2026年09月27日 13:51
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(1)带电粒子在磁场中向下偏转,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电.
在平行金属板间,根据左手定则知,带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上,则电场力的方向竖直向下,知电场强度的方向竖直向下,所以速度选择器的P1极板带正电.
(2)带电粒子在两板间做直线运动,由于受到洛伦兹力作用,则只有匀速直线运动时,才能做直线运动,根据受力平衡,则有:
qE=B1qv;
解得:v=

E
B1
;
(3)进入B2磁场中的粒子速度是一定的,根据qvB=m
v2
r

得:r=
mv
qB
,
粒子做匀速圆周运动,d为直径,则半径为r=
d
2
;
解得:
q
m
=
2v
Bd
;
答:(1)为使带电粒子在P1与P2两板间沿直线运动,P1极板带正电;
(2)求带电粒子从S0孔射入磁场B2中的速度
E
B1
;
(3)若打在乳胶片上的位置距孔S0的距离为d,带电粒子的比荷
q
m
=
2v
Bd
.