Question

圖為“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，加速電場的電壓為，靜電分析器中與圓心等距離的各點場強大小相等、方向沿徑向，磁分析器中以為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右端面平行。由離子源發(fā)出的一質(zhì)量為、電荷量為的正離子（初速度為零，重力不計）經(jīng)加速電場加速后，從點從垂直于電場方向進入靜電分析器，沿半徑為的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運動，從點射出，接著由點垂直磁分析器的左邊界射入，最后垂直于下邊界從點射出并進入收集器。已知點與圓心的距離為。求：

（1）磁分析器中磁場的磁感應強度的大小和方向；

（2）靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度的大��；

（3）現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為、電荷量仍為的另一種正離子，其它條件不變。試分析指出該離子進入磁分析器時的位置，它射出磁場的位置在點的左側(cè)還是右側(cè)？

Answer 1

（1），磁場方向垂直于紙面向外

（2）

（3）左側(cè)

解析:

（1）離于在加速電場中加速，設(shè)進人靜電分析器的速度為v，根據(jù)動能定理

                                                      ①      （2分）

離子射出靜電分析器的速度仍為v，在磁分析器中．離于在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動．設(shè)軌道半徑為r，根據(jù)牛頓定律

                                                       ②      （2分）

依題意知r=d                                                     ③      （2分）

由①、②、③式解得                                   ④       （2分）

由左手定則得，磁場方向垂直于紙面向外                                     （2分）

（2）在靜電分析器中，離于在電場力作用下做勻速圓周運動．根據(jù)牛頓定律

                                                        ⑤       （2分）

由①、⑤式解得                                             ⑥      （2分）

（3）該離子仍由P點垂直于磁場左邊界進入磁分析器                          （2分）

該離子射出磁場的位置在Q點的左側(cè)                                         （2分）