【答案】
分析:(1)離子加速運(yùn)動,根據(jù)動能定理與牛頓第二定律結(jié)合,即可求解;
(2)根據(jù)洛倫茲力提供向心力,與幾何關(guān)系,則可求解;
(3)由題意可知,均勻輻向電場,離子做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)半徑的關(guān)系可求得結(jié)果.
解答:解:(1)離子在加速電場中加速,根據(jù)動能定理有
①
離子在輻向電場中做勻速圓周運(yùn)動,電場力提供向心力,有
②
解得
③
(2)離子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,有③可知:
④
由②、④式得
⑤
故
=
(3)分析可知離子a帶正電,若實現(xiàn)對帶負(fù)電的離子b加速,加速電場正負(fù)極要對調(diào).
加速電場的電壓U大小不變,由③式可知:均勻輻向電場的大小不變,方向與原來相反,才能使離子b通過靜電分析器,進(jìn)入磁分析器
進(jìn)入磁分析器后,勻強(qiáng)磁場方向要變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶?br />由⑤式可知:
解得:
則磁分析器的勻強(qiáng)磁場,方向與原來相反,大小變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028202811154832527/SYS201310282028111548325010_DA/9.png">倍
答:(1)為了使位于A處電量為q、質(zhì)量為m的離子a,從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,加速電場的電壓U應(yīng)為
;
(2)離子a由P點垂直磁場的邊界PQ進(jìn)入磁分析器后,仍做圓周運(yùn)動,最終打在乳膠片上的Q點,該點距入射點P的間距
;
(3)如果離子b帶負(fù)電,離子b的比荷(q/m)是離子a比荷的2倍.現(xiàn)只保持加速電場的電壓U大小不變,要使從A點由靜止出發(fā)的離子b能夠打在QP的中點O'處,磁分析器的勻強(qiáng)磁場,方向與原來相反,大小變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028202811154832527/SYS201310282028111548325010_DA/12.png">倍.
點評:考查離子做加速運(yùn)動中動能定理的應(yīng)用,離子做勻速圓周運(yùn)動中牛頓第二定律應(yīng)用,得出軌道半徑與磁場的關(guān)系.