Question

5．如圖，一束由重力可以忽略，但電荷量、質量和速度可能不同的粒子組成的粒子束，沿速度選擇器（內部空間存在相互正交的勻強電場和勻強磁場）的C、D兩極板中間射入，能夠沿直線通過速度選擇器，然后進入垂直紙面向里的勻強磁場中，并分裂成A、B兩束，軌跡如圖所示，不計粒子間的相互作用，則下列表述正確的是（　�。�

• A． A粒子束的速度一定比B粒子束的速度小
• B． A粒子束中的所有帶電粒子的電荷量一定都相同
• C． CD兩極板間的勻強磁場方向一定垂直紙面向里
• D． A粒子束的比荷$\frac{q}{m}$一定小于B粒子束的比荷

Answer 1

分析 可以根據(jù)左手定則可以判斷AB束離子的電性，粒子在磁場和電場正交區(qū)域里，同時受到洛倫茲力和電場力作用，粒子沒有發(fā)生偏轉，說明粒子所受電場力和洛倫茲力平衡，滿足qvB=qE，即不發(fā)生偏轉的粒子具有共同的速度大小v=$\frac{E}{B}$，粒子進入磁場后受洛倫茲力作用做勻速圓周運動，滿足qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，圓周運動的半徑R=$\frac{mv}{Bq}$，由此進行分析得出結論．

解答 解：ABD、AB粒子進入磁場后都向左偏，根據(jù)左手定則可以判斷AB束離子都帶正電；
經過速度選擇器后的粒子速度相同，粒子所受電場力和洛倫茲力平衡，滿足qvB=qE，即不發(fā)生偏轉的粒子具有共同的速度大小v=$\frac{E}{B}$；
進入磁場區(qū)分開，軌道半徑不等，根據(jù)公式R=$\frac{mv}{Bq}$可知，半徑大的比荷小，所以A束離子的比荷（$\frac{q}{m}$）大于B束離子的比荷，但不能說明電量一定相同，故ABD錯誤；
C、在速度選擇器中，電場方向水平向右，AB粒子所受電場力方向向右，所以洛倫茲力方向向左，根據(jù)左手定則可知，速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向內，故C正確．
故選：C

點評 能根據(jù)粒子不發(fā)生偏轉得出粒子所受電場力和洛倫茲力平衡，并由此推算出粒子具有相同的速度v，在單獨的勻強磁場中粒子分裂成幾束說明粒子的荷質比不同，并由此得出電量、質量、以及速度所需要滿足的關系式，從而得出正確的結論．