Question

10．在平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，a粒子（氦核）以速度v₀從兩板的正中央垂直電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)恰好能沿直線勻速通過，供下列各小題選擇的答案有：
A．不偏轉(zhuǎn) B．向上偏轉(zhuǎn) C．向下偏轉(zhuǎn) D．向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)
（1）若質(zhì)子以速度v₀從兩板的正中央垂直電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，質(zhì)子將A；
（2）若電子以速度v₀從兩板的正中央垂直電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，電子將A；
（3）若質(zhì)子以大于v₀的速度從兩板正中央垂直電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，質(zhì)子將B；
（4）若增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其他條件不變，電子以速度v₀從兩板的正中央垂直電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，電子將C．

Answer 1

分析 粒子受到向上的洛倫茲力和向下的電場(chǎng)力，二力平衡時(shí)粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)二力不平衡時(shí)，粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，由公式qv₀B=qE，電量與電性不會(huì)影響粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，才不會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)，從而即可求解．

解答 解：α粒子恰能沿直線飛出離子速度選擇器，根據(jù)左手定則判斷可知，離子受的洛倫茲力方向向上，電場(chǎng)力方向向下，此時(shí)洛倫茲力與電場(chǎng)力二力平衡，應(yīng)該有：qv₀B=qE，即v₀B=E．
（1）若改為粒子的電荷量，根據(jù)平衡條件得：q′v₀B=q′E，即v₀B=E，該等式與粒子的電荷量無關(guān)，所以質(zhì)子仍沿直線運(yùn)動(dòng)，故選A．
（2、若改為電荷的電性，根據(jù)左手定則判斷可知，離子受的洛倫茲力方向向下，電場(chǎng)力方向向上，由于q″v₀B=q″E，此時(shí)洛倫茲力與電場(chǎng)力仍然平衡，所以負(fù)離子不偏轉(zhuǎn)，仍沿直線運(yùn)動(dòng)，故選A．
（3）若質(zhì)子以大于v₀的速度，質(zhì)子受到的洛倫茲力大于電場(chǎng)力，所以質(zhì)子將向上偏轉(zhuǎn)，故選B．
（4）若增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其他條件不變，電子以速度v₀進(jìn)入后，則向下的洛倫茲力的大小增大，導(dǎo)致電子向下偏轉(zhuǎn)，故選C；
故答案為：（1）A；（2）A；（3）B；（4）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了利用質(zhì)譜儀進(jìn)行粒子選擇原理，只要對(duì)粒子進(jìn)行正確的受力分析即可解決此類問題，注意掌握粒子做直線運(yùn)動(dòng)，一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，且粒子的電量與電性均不會(huì)影響運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．