如图所示,真空中O点固定一个带正电的点电荷,同一平面内距离点电荷r处有一个带负电的粒子P(不计重力),该粒子在纸面内沿垂直于它们连线的方向入射,已知空间同时存在垂直纸面向里的匀强磁场,则关于粒子在电、磁场中的运动轨迹,不可能的是( )
A.在纸面内以O点为圆心,r为半径的圆 B.初始阶段为在纸面内向右偏的曲线
C.初始阶段为在纸面内向左偏的曲线 D.沿初速度方向的直线
D
【解析】
ABC.粒子受到向左的正点电荷的库仑力,由左手定则可知,粒子同时受到向右的洛伦兹力,开始时,当库仑力与洛伦兹力的合力刚好提供向心力则粒子在纸面内以O点为圆心,r为半径的圆周运动,当库仑力与洛伦兹力的合力大于粒子做圆周运动的向心力时,粒子在初始阶段为在纸面内向左偏的曲线,当库仑力与洛伦兹力的合力向右时,粒子初始阶段为在纸面内向右偏的曲线,故ABC正确;
D.粒子沿初速度方向做直线运动时,粒子与正点电荷间的库仑力变化,则粒子受到的合力变化,则粒子不可能沿初速度方向的直线,故D错误。
本题选不正确的,故选D。
质谱仪:
具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。
如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则
联立求解得。
因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。
速度选择器:
(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器,如图所示。
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即
,与带电粒子的质量,所带电荷的正负、电荷量均无关,只与速度有关。
(3)若,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,粒子动能增加;
,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。
登录并加入会员可无限制查看知识点解析