Question

如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不同的正離子垂直地射入勻強磁場和 勻強電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運動方向，有些未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)．如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對這些進入另一磁場的離子，可得出結(jié)論（ ）

A．它們的動能一定各不相同
B．它們的電荷量一定各不相同
C．它們的質(zhì)量一定各不相同
D．它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同

Answer 1

【答案】分析：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(zhuǎn)，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(zhuǎn)的粒子具有共同的速度大小v=，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，圓周運動的半徑R=，由此進行分析得出結(jié)論．
解答：解：因為粒子進入電場和磁場正交區(qū)域時，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明粒子所受電場力和洛倫茲力平衡，有qvB=qE，得出能不偏轉(zhuǎn)的粒子速度應滿足v=．
粒子進入磁場后受洛倫茲力作用，粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即qvB=m，
圓周運動的半徑R=，
由于粒子又分裂成幾束，也就是粒子做勻速圓周運動的半徑R不同，進入第二個勻強磁場時，粒子具有相同的速度，由R=得知，所以粒子能分裂成幾束的粒子的比值不同，則電荷量與質(zhì)量之比一定不相同．而質(zhì)量m、電荷量可能相同，則動能也可能相同．故D正確，ABC錯誤．
故選D
點評：此題要能根據(jù)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)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，理解速度選擇器的原理．在單獨的勻強磁場中粒子分裂成幾束說明粒子的荷質(zhì)比不同，并由此得出電量、質(zhì)量、以及速度所需要滿足的關(guān)系式，從而得出正確的結(jié)論．