Задание №170477: Задание 5

5. Тур 3. 11 класс. Модель: Масс-спектрограф (20 баллов)






























В масс-спектрографе имеется источник ионизированных частиц одного типа. Частицы
можно по одной запускать нажатием на кнопку "Пуск" или изменением напряжения V на
высоковольтном источнике напряжения. Степень ионизации получаемых частиц лежит в

диапазоне от +1 до +4 и переключается (с неизвестным порядком и значением) выбором кнопок
1, 2, 3 в правом верхнем углу камеры.
Вся система находится в однородным магнитным полем B=0.1 Тесла, направление поля
перпендикулярно траектории частицы, оно показано около кнопки "Пуск".

После запуска первоначально нейтральная частица, имеющая скорость, которую можно считать
нулевой, ионизируется, после чего ускоряется продольным электрическим полем от этой
области, имеющей нулевой потенциал, до потенциала U.
Затем заряженная частица пролетает между пластинами конденсатора, расстояние между

которыми d = 1 см, на которые подано напряжение V с регулируемого источника напряжения.
Направление напряженности E этого поперечного электрического поля показана красной
стрелкой.

Если сила, создаваемая этим полем, компенсирует силу, создаваемую магнитным полем,
заряженная частица пролетает сквозь отверстие, и в камере появляется трек от частицы. Если не
компенсирует, частица ударяется в стенку, и наблюдается вспышка выше или ниже выходного
отверстия - в зависимости от того, куда попала частица. Найдите чему равны:

 скорость v однократно ионизированной частицы;

17

 массу M частицы (в килограммах). Ответ вводить в научной нотации. Например,
1,56·10-25 в научной нотации записывается как 1.56E-25;
 массу m частицы (в МэВ/C2, где C - скорость света);
 потенциал U.

Ответы вводите с точностью не хуже чем до десятой процента.
Напряжение V регулируется движком или нажатиями на голубые треугольники по бокам
от него. Элементарный заряд q =1.6022·10-19 Кл, скорость света C=299 792 км/с. Электрон-