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4.質(zhì)譜儀原理如圖所示,a為粒子加速器,電壓為U1;b為速度選擇器,磁場與電場正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,板間距離為d;c為偏轉(zhuǎn)分離器,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子(不計重力),經(jīng)加速后,該粒子恰能豎直通過速度選擇器,粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動.則:
(1)粒子的速度v為多少?
(2)速度選擇器的電壓U2為多少?
(3)粒子在磁場B2中做勻速圓周運動的半徑R為多大?

分析 (1)根據(jù)動能定理可以求出粒子的速度v.
(2)在速度選擇器中作勻速直線運動,電場力與洛侖茲力平衡,根據(jù)Eq=qvB1求出電壓U2
(3)根據(jù)洛侖茲力提供向心力,應(yīng)用牛頓第二定律可以求出粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R

解答 解:(1)粒子經(jīng)加速電場U1加速,獲得速度v,
由動能定理得:qU1=12mv2,解得:v=2qU1m;
(2)在速度選擇器中作勻速直線運動,電場力與洛侖茲力平衡,
由平衡條件得:qE=qvB1,即:qU2hluqoic=qvB1,解得:U2=B1dv=B1d2qU1m;
(3)在B2中作圓周運動,洛侖茲力提供向心力,
由牛頓第二定律得:qvB2=mv2R,解得:R=1B22mU1q
答:(1)粒子的速度v為2qU1m;
(2)速度選擇器的電壓U2為B1d2qU1m
(3)粒子在磁場B2中做勻速圓周運動的半徑R為1B22mU1q

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握帶電粒子在電場中的運動特點與在磁場中的運動特點,以及知道在速度選擇器中作勻速直線運動,電場力與洛侖茲力平衡.

練習(xí)冊系列答案
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12.關(guān)于圓周運動的向心力,下列說法正確的是( �。�
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16.在變速運動中,瞬時速度可以理解為( �。�
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B.其大小表示物體經(jīng)過某位置時運動的快慢程度
C.它是表示物體運動快慢程度的標(biāo)量
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①汽車第6s末的瞬時速度大��?
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