Question

如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。一束同位素離子流從狹縫S₁射入速度選擇器，能夠沿直線通過(guò)速度選擇器并從狹縫S₂射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片上。已知同位素離子的電荷量為(＞0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片與狹縫S₁、S₂的連線平行且距離為，忽略重力的影響。

(1)求從狹縫S₂射出的離子速度的大�。�

(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度方向飛行的距離為，求出與離子質(zhì)量之間的關(guān)系式(用、、、、、L表示)。

Answer 1

（1）              

(2)   

解析:

本題考查了帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的平衡問(wèn)題、勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和考生綜合分析能力。

（1）能從速度選擇器射出的離子滿足

                                ①

所以                                                 ②

(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，則

                                                ③

                                             ④

由牛頓第二定律得                                    ⑤

由②③④⑤解得     

 

【方法提煉】根據(jù)物體的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)把物體運(yùn)動(dòng)分為幾個(gè)不同過(guò)程，針對(duì)不同的過(guò)程選擇合適的物理規(guī)律來(lái)處理。該題把粒子的運(yùn)動(dòng)分為帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的勻速直線運(yùn)動(dòng)和帶電粒子在電場(chǎng)中的類(lèi)平拋兩個(gè)過(guò)程，然后根據(jù)共點(diǎn)力的平衡和類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)處理。