质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场.如图所示为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是( )
分析:
根据动能定理qU=$\frac {1}{2}$mv2以及粒子在磁场中偏转,洛伦兹力提供向心力qvB=$\frac {mv^2}{R}$得出x与U的关系.
解答:
解:根据动能定理qU=$\frac {1}{2}$mv2得,v=$\sqrt {\frac{2qU}{m}}$.粒子在磁场中偏转洛伦兹力提供向心力qvB=$\frac {mv^2}{R}$,则R=$\frac {mv}{qB}$.得:x=2R=$\frac {2}{B}$•$\sqrt {\frac{2mU}{q}}$.知x∝$\sqrt {U}$.故选项2-正确,选项1-、选项3-、选项4-错误.故选:选项2-
点评:
解决本题的关键根据动能定理qU=$\frac {1}{2}$mv2得出速度,再利用洛伦兹力提供向心力qvB=$\frac {mv^2}{R}$得出轨道半径.
如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射人磁场区域.不计重力,不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带电粒子能经过区域,其中R=mv/qB.哪个图是正确的?( )
分析:
相同速度的粒子在磁场中的转动半径相同,则根据带电粒子的进入磁场的方向可确定圆心的位置,则可得出所有粒子能到达的最远位置,即可确定出粒子的范围.
解答:
解:所有粒子在磁场中半径相同,由图可知,由O点射入水平向右的粒子恰好应为最右端边界;随着粒子的速度方向偏转,粒子转动的轨迹圆可认为是以O点为圆心以2R为半径转动;则可得出符合题意的范围应为A;
故选A.
点评:
确定带电粒子轨迹的范围一般应用画图的方法找出,同时可以结合选项进行分析,可以用最快的速度求出结论.
分析:
根据动能定理求出粒子进入磁场的速度,根据牛顿第二定律求出轨道半径,从而得知x与什么因素有关。
解答:
点评: