Question

如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強的偏轉(zhuǎn)電場。一束同位素離子流從狹縫S₁射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S₂射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為的偏轉(zhuǎn)電場，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強大小為的勻強電場和磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場，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)合場中的平衡問題、勻強電場中的運動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)離子進入勻強偏轉(zhuǎn)電場E后做類平拋運動，則

                                                ③

                                             ④

由牛頓第二定律得                                    ⑤

由②③④⑤解得     

 

【方法提煉】根據(jù)物體的受力特點和運動特點把物體運動分為幾個不同過程，針對不同的過程選擇合適的物理規(guī)律來處理。該題把粒子的運動分為帶電粒子在復(fù)合場中的勻速直線運動和帶電粒子在電場中的類平拋兩個過程，然后根據(jù)共點力的平衡和類平拋運動的規(guī)律來處理。