Question

【題目】如圖所示，平行金屬板M、N之間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，虛線下方有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)子和 α粒子分別從上板中心S點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)電場(chǎng)加速后從O點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后從a、b兩點(diǎn)射出磁場(chǎng)（不計(jì)重力），下列說(shuō)法正確的是

A. 磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)

B. 從a點(diǎn)離開(kāi)的是α粒子

C. 從b點(diǎn)離開(kāi)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大

D. 粒子從S出發(fā)到離開(kāi)磁場(chǎng)，由b點(diǎn)離開(kāi)的粒子所用時(shí)間較長(zhǎng)

Answer 1

【答案】D

【解析】

根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向，由左手定則得到磁場(chǎng)方向；根據(jù)動(dòng)能定理求得在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度，然后根據(jù)洛倫茲力做向心力求得半徑，即可區(qū)分兩粒子，且得到其速度大小關(guān)系；根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，由勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可根據(jù)荷質(zhì)比判斷時(shí)間長(zhǎng)短。

質(zhì)子和α粒子帶正電，由粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)左手定則可得：磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，電勢(shì)差為U，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；那么根據(jù)動(dòng)能定理可得：qU＝mv2，則有洛倫茲力做向心力可得：Bvq＝；所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；故荷質(zhì)比越大，軌道半徑越小；所以從a點(diǎn)離開(kāi)的是質(zhì)子，從b點(diǎn)離開(kāi)的粒子的是α粒子；根據(jù)動(dòng)能定理可得：v＝，故荷質(zhì)比越大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率越大，故從b點(diǎn)離開(kāi)的α粒子荷質(zhì)比較小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較��；故BC錯(cuò)誤；粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；故荷質(zhì)比越大，粒子從S出發(fā)到離開(kāi)磁場(chǎng)所用時(shí)間t1+t2越小；那么從b點(diǎn)離開(kāi)的粒子的是α粒子荷質(zhì)比較小，時(shí)間較長(zhǎng)，故D正確；故選D。