Question

20．從靜止開始被同一加速電壓加速后的一束由質子、氘（有一個中子的氫的一種同位素）、氚（有兩個中子的氫的一種同位素）核和α粒子（氦原子核）組成的粒子流垂直場強方向進入水平放置的兩極板之間，分成三束（其中一束方向不改變）射出．已知兩極板之間電場強度方向豎直向下，勻強磁場的磁感應強度方向與電場強度方向垂直，粒子所受重力不計．下列說法正確的是（　　）

• A． 射線①是質子，射線③是氚核
• B． 射線①是氚核，射線③是質子
• C． 射線②所有粒子動能相同
• D． 射線②是α粒子和氘核

Answer 1

分析 根據粒子在電場中加速運動，則有，qU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，結合粒子在復合場中受到電場力與洛倫茲力大小比較，從而確定偏轉情況，當qE=qvB，則粒子不會偏轉，從而即可求解．

解答 解：根據題意，分成三束，而質子、氘（有一個中子的氫的一種同位素）、氚（有兩個中子的氫的一種同位素）核與α粒子（氦原子核），它們的荷質比相同的是，氘核與α粒子，且荷質比最大的是質子，最小的是氚，因此能沿直線運動未發生偏轉，即為氘核與α粒子，
根據qU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，結合它們的荷質比，可知，氚核的速度最小，質子的速度最大．
所以質子受到的洛倫茲力大于電場力，向上偏轉；
氚核受到的洛倫茲力小于電場力，向下偏轉；
綜上所述，故AC正確，BD錯誤；
故選：AC．

點評 速度選擇器是利用電場力等于洛倫茲力的原理進行工作的，故速度選擇器只能選擇速度而不能選擇電性．同時注意電場力做功導致動能變化，而洛倫茲力始終不做功．