如图所示,a、b、c、d为4个正离子,电荷量相等均为q,同时沿图示方向进入速度选择器后,a粒子射向P1板,b粒子射向P2

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  • 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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