题目内容
【题目】在高能粒子研究中,往往要把一束含有大量质子和粒子的混合粒子分离开,如图初速度可忽略的质子和粒子,经电压为U的电场加速后,进入分离区,如果在分离区使用匀强电场或匀强磁场把粒子进行分离,所加磁场方向垂直纸面向里,所加电场方向竖直向下,则下列可行的方法是( )
A. 电场和磁场都不可以
B. 电场和磁场都可以
C. 只能用电场
D. 只能用磁场
【答案】D
【解析】
带电粒子加速后垂直进入匀强电场中将做类平抛运动,根据类平抛运动的规律分析带电粒子偏转距离,而偏转磁场是根据粒子在磁场中运动半径不同区分的,根据这个原理逐项分析即可.
在加速电场中,由动能定理得:,若分离区加竖直向下的电场:设偏转电场的宽度为L,则在电场中偏转时有:沿电场方向,联立得粒子在分离区偏转距离,可知:加速电压U相同,偏转电场的E和L相同,y相同,所以不能将质子和α粒子进行分离;若分离区加垂直纸面向里的磁场:粒子进入偏转磁场时,轨迹半径,由于质子和α粒子的比荷不同,运动的半径r也不同,所以能将两种粒子分离.故A、C、B错误,D正确.
故选D.