Question

【题目】如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直纸面的匀强磁场，质子和 α粒子分别从上板中心S点由静止开始运动，经电场加速后从O点垂直磁场边界进入匀强磁场，最后从a、b两点射出磁场（不计重力），下列说法正确的是

A. 磁场方向垂直纸面向内

B. 从a点离开的是α粒子

C. 从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大

D. 粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的粒子所用时间较长

Answer 1

【答案】D

【解析】

根据粒子在磁场中的偏转方向，由左手定则得到磁场方向；根据动能定理求得在磁场中运动的速度，然后根据洛伦兹力做向心力求得半径，即可区分两粒子，且得到其速度大小关系；根据匀变速运动规律得到在电场中的运动时间，由匀速圆周运动规律求得在磁场中的运动时间，即可根据荷质比判断时间长短。

质子和α粒子带正电，由粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则可得：磁场方向垂直纸面向外，故A错误；设粒子质量为m，带电量为q，匀强电场的场强为E，电势差为U，匀强磁场的磁感应强度为B；那么根据动能定理可得：qU＝mv2，则有洛伦兹力做向心力可得：Bvq＝；所以粒子在磁场中运动的轨道半径；故荷质比越大，轨道半径越小；所以从a点离开的是质子，从b点离开的粒子的是α粒子；根据动能定理可得：v＝，故荷质比越大，在磁场中运动的速率越大，故从b点离开的α粒子荷质比较小，在磁场中运动的速率较小；故BC错误；粒子在电场中运动的时间；粒子在磁场中的运动时间；故荷质比越大，粒子从S出发到离开磁场所用时间t1+t2越小；那么从b点离开的粒子的是α粒子荷质比较小，时间较长，故D正确；故选D。