①具有相同速度;
③具有相同动能。
例2 如图所示,一质量为m,电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动,最后打到照相底片D上,如图3所示。求
①粒子进入磁场时的速率;
②粒子在磁场中运动的轨道半径。
解答 ①粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动。在S2区做匀速直线运动,在S3区做匀速圆周运动。
由动能定理可知
mv2=qU确 由此可解出 : v=
②粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为:
r==
r和进入磁场的速度无关,进入同一磁场时,r∝,而且这些个量中,U、B、r可以直接测量,那么,我们可以用装置来测量比荷。
质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。在图4中,如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子,根据例题中的结果可知,它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动,打到照相底片不同的地方,在底片上形成若干谱线状的细条,叫质谱线。每一条对应于一定的质量,从谱线的位置可以知道圆周的半径r,如果再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。这种仪器叫做质谱议。
例5 质量为m,电荷量为q的粒子,以初速度v0垂直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀强磁场区域,如图所示。求
(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质
(2)带电粒子运动的轨道半径
(3)带电粒子离开磁场电的速率
(4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ
(5)带电粒子在磁场中的运动时间t
(6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移
解答
⑴带电粒子作匀速圆周运动;轨迹为圆周的一部分。
⑵R==
⑶v=v0
⑷sinθ==