问题
计算题
(2010年高考福建理综卷)如图8-3-19所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q(q>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响.
图8-3-19
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示).
答案
(1) (2)
(1)能从速度选择器射出的离子满足
qE0=qv0B0①
则v0=.②
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则
x=v0t③
L=at2④
由牛顿第二定律得qE=ma⑤
联立②③④⑤解得x=
.
答案:(1) (2)