题目内容
真空中的某装置如图所示,现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放,经过相同加速电场和偏转电场,射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1:2:4,电荷量之比为1:1:2,重力不计).下列说法中正确的是( )
A、三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2:1:1 | B、三种粒子出偏转电场时的速度相同 | C、在荧光屏上将只出现1个亮点 | D、偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1:1:2 |
分析:根据动能定理求出粒子进入偏转电场时的速度,抓住在偏转电场中垂直于电场方向做匀速直线运动,求出运动的时间.结合竖直方向上做匀加速直线运动,求出出电场时竖直方向上的分速度以及偏转的位移.根据动能定理求出偏转电场电场力做功的大小关系.
解答:解:
A、根据动能定理得,qU1=
m
-0,则进入偏转电场的速度v0=
,因为质子、氘核和α粒子的比荷之比为2:1:1,则初速度之比
:1:1.
在在偏转电场中运动时间t=
,则知时间之比为1:
:
.故A错误
B、在竖直方向上的分速度vy=at=
,则出电场时的速度v=
=
.因为粒子的比荷不同,则速度的大小不同.故B错误.
C、偏转位移y=
at2=
?
?
,因为qU1=
m
-0,则y=
,与粒子的电量和质量无关,则粒子的偏转位移相等,荧光屏将只出现一个亮点.故C正确.
D、偏转电场的电场力对粒子做功W=qEy,因为E和y相同,电量之比为1:1:2,则电场力做功为1:1:2.故D正确.
故选:CD.
A、根据动能定理得,qU1=
1 |
2 |
v | 2 0 |
|
2 |
在在偏转电场中运动时间t=
L |
v0 |
1 |
v0 |
2 |
2 |
B、在竖直方向上的分速度vy=at=
qEL |
mv0 |
|
|
C、偏转位移y=
1 |
2 |
1 |
2 |
qU2 |
md |
L2 | ||
|
1 |
2 |
v | 2 0 |
U2L2 |
4U1d |
D、偏转电场的电场力对粒子做功W=qEy,因为E和y相同,电量之比为1:1:2,则电场力做功为1:1:2.故D正确.
故选:CD.
点评:本题考查粒子在电场中的加速和偏转,掌握处理粒子在电场中偏转的方法,知道粒子在垂直电场和沿电场方向上的运动规律,抓住等时性,结合运动学公式进行求解.
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