问题
计算题
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。它的构造原理如图所示,离子源S产生电荷量为q的某种正离子,离子产生时的速度很小,可以看作是静止的,离子经过电压U加速后形成离子流,然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上。实验测得,它在P上的位置到入口处S1的距离为a,离子流的电流为I。请回答下列问题:
(1)在时间t内到达照相底片P上的离子的数目为多少?
(2)单位时间内穿过入口S1处离子流的能量为多大?
(3)试证明这种离子的质量为。
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答案
解:(1)在时间t内射到照相底片P上的离子总电量为 Q=It
在时间t内射到照相底片P上的离子数目为
(2)在时间t内穿过入口处S1离子束流的能量为 E总=UQ=UIt
单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为
(3)离子在电场中做加速运动得 (1)
在磁场中运动有 (2)
由(1)(2)得:.