Hình bên mô tả cấu tạo cơ bản của một máy quang phổ khối được sử dụng để đo khối lượng của một ion. Một ion có khối lượng m (cần đo) và điện tích
24/28
Hình bên mô tả cấu tạo cơ bản của một máy quang phổ khối được sử dụng để đo khối lượng của một ion. Một ion có khối lượng m (cần đo) và điện tích \(q>0\) được tạo ra ở nguồn S. Ion ban đầu đứng yên và được tăng tốc đế n tốc độ v nhờ hiệu điện thế U. Tiếp theo, ion đi thẳng vào một buồng phân tách, trong đó một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B vuông góc với quỹ đạo của ion (như hình vẽ). Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn \(F=|q|Bv\), có phương vuông góc với vector cảm ứng từ \(⃗B\) và vận tốc \(⃗v\) của hạt. Lực này làm cho ion chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính r. Một cảm biến rộng nằm dọc theo đáy của buồng sẽ ghi nhận được va chạm của ion và từ đó xác định được khối lượng của ion này. Bỏ qua tác động của trọng lực và các lực cản khác từ môi trường trong bài toán này.
Tốc độ của hạt bị thay đổi do tác dụng của từ trường trong máy.
Sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế \(U\), tốc độ của hạt là \(v=\sqrt[]{\frac{2qU}{m}}\).
Giá trị của \(x\) trên hình vẽ được xác định là \(x=\sqrt[]{\frac{2mU}{q{B}^{2}}}\).
Biết \(B=80mT,U=1000V\) và các ion có điện tích \(q=+1,{6.10}^{-19}C\) va chạm vào cảm biến tại một điểm nằm ở \(x=1,6254m\). Khối lượng m của các ion xấp xỉ là \(3,4.{10}^{-25}kg\).
a) Sai
nên lực từ không sinh công \(⇒\) động năng không đổi \(⇒\) tốc độ không đổi
b) Đúng
Định lý động năng có
c) Sai
Lực từ đóng vai trò là lực hướng tâm
d) Đúng
Thay số