如图所示,在垂直xoy坐标平面方向上有足够大的匀强磁场区域,其磁感强度B=1T,一质量为m=3×10-16kg、电量为q=1×10-8C带正电的质点(其重力忽略不计),以V=4×106m/s的速率通过坐标原点O,而后历时4π×10-8s飞经x轴上A点,试求带电质点做匀速圆运动的圆心坐标,并在坐标系中画出轨迹中画出轨迹示意图。
解:圆心应在OA的中垂线上
OA弦所对圆心角为120°
当B的方向指向纸外时,圆心坐标:
当B的方向指向纸里时,圆心坐标:
质谱仪:
具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。
如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则
联立求解得。
因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。
速度选择器:
(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器,如图所示。
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即,与带电粒子的质量,所带电荷的正负、电荷量均无关,只与速度有关。
(3)若,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,粒子动能增加;,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。
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