Question

在高能粒子研究中，往往要把一束含有大量質(zhì)子和α粒子的混合粒子分離開，如圖初速度可忽略的質(zhì)子和α粒子，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入分離區(qū)．如果在分離區(qū)使用勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)把粒子進(jìn)行分離，所加磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，所加電場(chǎng)方向豎直向下，則下列可行的方法是（　�。�

　 A． 只能用電場(chǎng) B． 只能用磁場(chǎng)

　 C． 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以 D． 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都不可以

Answer 1

【考點(diǎn)】： 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．

【專題】： 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題．

【分析】： 帶電粒子加速后垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中將做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析帶電粒子偏轉(zhuǎn)距離，而偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑不同區(qū)分的，根據(jù)這個(gè)原理逐項(xiàng)分析即可．

【解析】： 解：在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得：qU=

若分離區(qū)加豎直向下的電場(chǎng)：

  設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度為L(zhǎng)，則在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)有：

沿電場(chǎng)方向 y===

聯(lián)立得粒子在分離區(qū)偏轉(zhuǎn)距離 y=，可知：加速電壓U相同，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的E和L相同，y相同，所以不能將質(zhì)子和α粒子進(jìn)行分離．

若分離區(qū)加垂直紙面向里的磁場(chǎng)：

粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，軌跡半徑 r==，由于質(zhì)子和α粒子的比荷不同，運(yùn)動(dòng)的半徑r也不同，所以能將兩種粒子分離．故ACD錯(cuò)誤，B正確．

故選：B．

【點(diǎn)評(píng)】： 解答本題的關(guān)鍵是知道偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)區(qū)分粒子的原理，帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中將做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)打到下接板的位置區(qū)分帶電粒子，而偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑不同區(qū)分的．