Question

質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示,A為粒子加速器,加速電壓為U₁;M為速度選擇器,兩板間有相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁,兩板間距離為d;N為偏轉(zhuǎn)分離器,內(nèi)部有與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂.一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電的粒子由靜止經(jīng)加速器加速后,恰能通過速度選擇器,進(jìn)入分離器后做圓周運(yùn)動(dòng),并打到感光板P上.不計(jì)重力,求:

(1)粒子經(jīng)粒子加速器A加速后的速度v的大小及速度選擇器M兩板間的電壓U₂.
(2)粒子在偏轉(zhuǎn)分離器N的磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R.
(3)某同學(xué)提出在其他條件不變的情況下,只減小加速電壓U₁,就可以使粒子在偏轉(zhuǎn)分離器N的磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小.試分析他的說法是否正確.

Answer 1

（1）（2）（3）不正確

解析試題分析：(1)帶電粒子在A中電場(chǎng)力對(duì)它做功,由動(dòng)能定理得：
得：                                   （2分）
帶電粒子在M中水平方向受電場(chǎng)力和洛倫茲力,則
可得                                （2分）
(2)帶電粒子在N中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力充當(dāng)向心力
可得                  (4分)
(3)不正確.若其他條件不變,只減小加速電壓U₁,則粒子經(jīng)加速后獲得的速度減小,進(jìn)入速度選擇器后,粒子受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小不再相等,粒子無法通過速度選擇器進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器.                   (2分)
考點(diǎn)：考查了粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，
點(diǎn)評(píng)：了解速度選擇器這個(gè)裝置的功能以及原理．當(dāng)一個(gè)物理量改變時(shí)，要考慮這個(gè)量的改變會(huì)引起過程中其它量的改變．