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3.氘核(电荷量为+e,质量为2m)和氚核(电荷量为+e、质量为3m)经相同电压加速后,垂直偏转电场方向进入同一匀强电场.飞出电场时,运动方向的偏转角的正切值之比为(不计原子核所受的重力)(  )
A.1:1B.1:2C.2:1D.1:4

分析 根据动能定理求出粒子经过加速电场加速后的速度;由v=at即可求出粒子用电脑电场方向的分速度,然后求出速度与初速度方向的夹角的正切值.

解答 解:加速电场的电压为U;根据动能定理得:$qU=\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$
解得:${v}_{0}=\sqrt{\frac{2qU}{m}}$.
偏转电场中电场强度为E,则粒子在电场中射出时,沿电场方向的分速度:${v}_{y}=at=\frac{qE}{m}•\frac{L}{{v}_{0}}$
所以刚射出偏转电场时,速度与初速度方向的夹角的正切值:$tanθ=\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}=\frac{qEL}{m{v}_{0}^{2}}=\frac{qEL}{2qU}=\frac{EL}{2U}$,与粒子的质量、电量都无关,所以氘核和氚核偏转角的正切值之比是1:1
故选:A.

点评 解决本题的关键知道粒子进入偏转电场后,在沿电场方向和垂直电场方向上的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.

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