问题
计算题
(18分)静止于A处的离子,经加速电压U加速后沿图中虚线圆弧通过静电分析器,并从P点垂直CF进入矩形区域的有界匀强磁场.静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,方向如图所示;已知虚线圆弧的半径为R,离子质量为例、电荷量为、
磁场方向垂直纸面向里;离子重力不计.
(1)求静电分析器通道内虚线所在位置处的电场强度;
(2)若离子最终能打在QF上,求磁感应强度B的取值范围.
答案
(1) (2)
题目分析:(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理有:
离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律:
联立解得:
(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律:
联立解得:
离子能打在QF上,则既没有从DQ边出去也没有从PF变出去,则粒子运动区域的边界线如图中Ⅰ和Ⅱ
由几何关系知,离子能打在QF上,必须满足:
解得: