如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2×105v/m，匀强磁场的磁感强度为B1=0.6T．偏转分离器的磁感强度为B2=0.8T．（质子的荷质比em=108C/kg）求：（1）能通过速度选择

Question

如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2×10⁵v/m，匀强磁场的磁感强度为B₁=0.6T．偏转分离器的磁感强度为B₂=0.8T．（质子的荷质比(e)/(m)=10⁸C/kg）求：

（1）能通过速度选择器的粒子速度为多大？
（2）质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为多少？

Answer 1

（1）在速度选择器中，假设粒子带正电，电场力向右，电场力与洛伦兹力必须平衡，粒子才能通过选择器，所以qE=qvB，
解得：v=(E)/(B)=(1.2×105)/(0.6)=2×10⁵m/s，
（2）粒子垂直磁场边界进入匀强磁场，做圆周运动，轨迹为一个半圆．
进入磁场B₀的粒子由洛伦兹力提供向心力，应满足：qvB₀=m(v20)/(R)，得R=(mv0)/(Bq)，
质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离
d=2R_氘-2R_质=2（(2×2×105)/(0.8×108)-(2×105)/(0.8×108)）=0.5cm；
答：（1）能通过速度选择器的粒子速度为2×10⁵m/s；
（2）质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为0.5cm．