解题思路:1、粒子进入速度选择器,只有满足qvB=qE,即速度满足v=[E/B],才能通过速度选择器,不发生偏转.当粒子的速度大于[E/B],洛伦兹力大于电场力,粒子向右偏转,当粒子的速度小于[E/B],洛伦兹力小于电场力,粒子向左偏转.
2、由于c、d不偏转,故满足电场力等于洛伦兹力Eq=Bqv,即:[U/dq=
B
1
qv,化简可得c、d的速度.
3、c、d进入磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
qv
B
2
=m
v
2
R]得
R=
mv
q
B
2
,由于Rc<Rd,故mc<md.根据几何关系
△x=2(
R
d
−
R
c
)=2(
m
d
v
d
q
B
2
−
m
c
v
c
q
B
2
)
,把c、d的速度值代入,化简得它们的质量差△m.
(1)粒子进入速度选择器,只有满足qvB=qE,即速度满足v=[E/B],才能通过速度选择器,不发生偏转.
当粒子的速度大于[E
B1,洛伦兹力大于电场力,粒子向右偏转,
当粒子的速度小于
E
B1,洛伦兹力小于电场力,粒子向左偏转.
故va<vc=vd<vb
(2)c、d不偏转,故满足电场力等于洛伦兹力Eq=Bqv
即:
U/dq=B1qv
得,vc=vd=
U
dB1]
(3)c、d进入磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力qvB2=m
v2
R
得R=
mv
qB2
由于Rc<Rd,故mc<md.
c、d两粒子分别打在A1和A2两点,A1和A2两点相距△x.根据几何关系得:
△x=2(Rd−Rc)=2(
mdvd
qB2−
mcvc
qB2)
把vc=vd=[U
dB1代入上式中,化简得
△m=md−mc=
B1B2dq△x/2U]
答:(1)a、b、c、d四粒子进入速度选择器的速度va、vb、vc、vd大小关系为va<vc=vd<vb.
(2)vc=vd=[U
dB1.
(3)c、d粒子的质量mc与md不相等,它们的质量差△m为
B1B2dq△x/2U].
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题关键是要能判断在速度选择器中四个粒子的速度大小关系,带电粒子进入速度选择器,只有满足qvB=qE,即速度满足v=[E/B],才能通过速度选择器,不发生偏转.当粒子的速度大于[E/B],洛伦兹力大于电场力,粒子向右偏转,当粒子的速度小于[E/B],洛伦兹力小于电场力,粒子向左偏转.
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