Question

2．如圖所示為靜電分析器（某種質(zhì)譜儀的一部分）的工作原理示意圖，其中心線半徑為R的四分之一圓形通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，方向沿徑向指向圓心O，且與圓心O等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等．一粒子以速率v垂直電場(chǎng)方向射入靜電分析器后，沿半徑為R的中心線做圓周運(yùn)動(dòng)．飛離后進(jìn)入方向垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．最終打在膠片MO上的某點(diǎn)，可測(cè)算出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑r．不計(jì)粒子所受重力．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 當(dāng)滿足B=$\frac{E}{v}$時(shí)，R=r
• B． 根據(jù)題設(shè)的已知條件能求出粒子的比荷$\frac{q}{m}$
• C． 根據(jù)題設(shè)的已知條件能求出半徑為R處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小
• D． 只有速率為v的粒子才能通過(guò)靜電分析器

Answer 1

分析 粒子在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力提供向心力，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用洛倫茲力公式、牛頓第二定律分析答題．

解答 解：A、粒子在電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qE=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，當(dāng)R=r時(shí)，解得：B=$\frac{E}{v}$，故A正確；
B、粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{Br}$，故B正確；
C、粒子在電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qE=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：E=$\frac{Brv}{R}$，故C正確；
D、在靜電分析器中，電場(chǎng)力提供向心力，電場(chǎng)力一定，粒子速率不同時(shí)粒子軌道半徑不同，不同速率的粒子可以通過(guò)靜電分析器，故D錯(cuò)誤；
故選：ABC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了粒子在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，分析清楚粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的關(guān)鍵，應(yīng)用牛頓第二定律可以解題．