(2009?茂名一模)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(qiáng)磁場(chǎng)和 勻強(qiáng)電場(chǎng)正交的區(qū)域里,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)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(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束,對(duì)這些進(jìn)入另一磁場(chǎng)的離子,可得出結(jié)論( 。
分析:粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)正交區(qū)域里,同時(shí)受到洛倫茲力和電場(chǎng)力作用,粒子沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡,滿(mǎn)足qvB=qE,即不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的粒子具有共同的速度大小v=
E
B
,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng),滿(mǎn)足qvB=m
v2
R
,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=
mv
qB
,由此進(jìn)行分析得出結(jié)論.
解答:解:因?yàn)榱W舆M(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交區(qū)域時(shí),不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡,有qvB=qE,得出能不偏轉(zhuǎn)的粒子速度應(yīng)滿(mǎn)足v=
E
B

粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后受洛倫茲力作用,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,即qvB=m
v2
R
,
圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=
mv
qB

由于粒子又分裂成幾束,也就是粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R不同,進(jìn)入第二個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),粒子具有相同的速度,由R=
mv
qB
得知,所以粒子能分裂成幾束的粒子的
m
q
比值不同,則電荷量與質(zhì)量之比
q
m
一定不相同.而質(zhì)量m、電荷量可能相同,則動(dòng)能也可能相同.故D正確,ABC錯(cuò)誤.
故選D
點(diǎn)評(píng):此題要能根據(jù)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)得出粒子所受電場(chǎng)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(dú)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子分裂成幾束說(shuō)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(mǎn)足的關(guān)系式,從而得出正確的結(jié)論.
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(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(2)0~0.4s內(nèi)通過(guò)R的電量;
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(1)還需要的器材是
天平
天平
刻度尺
刻度尺

(2)以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)
重力勢(shì)
重力勢(shì)
能的測(cè)量,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)
質(zhì)量
質(zhì)量
上升高度
上升高度
的直接測(cè)量. 
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