1.4 质谱仪和回旋加速器（分层作业 ）（教师版） 高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）.pdfVIP

第4节质谱仪和回旋加速器

一、质谱仪

1.(S)SS

如图所示是一种质谱仪的原理图，离子源在狭缝1上方，图中未画出产生的带电粒子经狭缝1与2之

间的电场加速后，进入P1和P2两板间相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域．沿直线通过狭缝S3垂直进入

另一匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下带电粒子打到底片上形成一细条纹．若从离子源产生的粒子初速

+qmSSUPPd

度为零、电荷量为、质量为，与之间的加速电压为，和两金属板间距离为，两板间匀强

12112

BSL

磁场的磁感应强度为1，测出照相底片上的条纹到狭缝3的距离．求：

1v

（）粒子经加速电场加速后的速度1；

2PPU

（）1和2两金属板间匀强电场的电压2；

3SB

（）经3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度2.

12qU122qU13B=22mU1

【答案】（）v=（）U=Bd（）2

1m21mLq

12PP

【详解】试题分析：（）在加速电场中，根据动能定理求出加速后的速度；（）带电粒子在1和2两金

3

属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡，由此求出电压；（）在匀强磁场中偏转，根据洛伦兹力提供向心

力求出磁感应强度．

12

1SSqU=mv0

（）带电粒子在1和2两极板间加速，根据动能定理有：11

2

解得：加速后的速度v1=2qU1

m

U

2PPq2=qvB

（）带电粒子在1和2两金属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡：11

d

2qU1

解得：U=Bd

21

m

v2L

3