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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