(2013?淮安模擬)如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成.若靜電分析器通道中心線的半徑為R,通道內(nèi)均勻輻射電場在中心線處的電場強(qiáng)度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器,由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器,最終打到膠片上的Q點(diǎn).不計(jì)粒子重力.下列說法正確的是( 。
分析:帶電粒子在電場中,在電場力做正功的情況下,被加速運(yùn)動(dòng).后垂直于電場線,在電場力提供向心力作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng).最后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)洛倫茲力的方向,從而可確定電性,進(jìn)而可確定極板的電勢高低.根據(jù)牛頓第二定律可得在電場力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式,從而求出加速電壓.最后再由牛頓第二定律,洛倫茲力等于向心力可知,運(yùn)動(dòng)的半徑公式,即影響半徑的大小因素.
解答:解:A、由左手定則可知,粒子帶正電,而粒子在MN間被加速,所以M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn),故A正確;
B、根據(jù)電場力提供向心力,則有qE=
mv2
R
,又有電場力加速運(yùn)動(dòng),則有qU=
1
2
mv2
,從而解得:U=
ER
2
,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)洛倫茲力提供向心力,則有:qvB=
mv2
r
,結(jié)合上式可知,PQ=
2
ER
B
m
q
,
若一群離子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn)說明運(yùn)動(dòng)的直徑相同,由于磁場,電場與靜電分析器的半徑不變,則該群離子具有相同的比荷,故C錯(cuò)誤,D正確;
故選AD
點(diǎn)評(píng):考查粒子在電場中加速與勻速圓周運(yùn)動(dòng),及在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).掌握電場力與洛倫茲力在各自場中應(yīng)用,注意粒子在靜電分析器中電場力不做功.
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(1)求滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.
(2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時(shí)的初速度v0的最小值.
(3)若滑塊離開C處的速度大小為4m/s,求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上的時(shí)間t.

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