Question

【题目】如图所示，电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器A下方的狭缝S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片D上。不考虑离子间的相互作用，则（　　）

A.电场力对每个氖20和氖22做的功相等

B.氖22进入磁场时的速度较大

C.氖22在磁场中运动的半径较小

D.若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A．根据电场力做功公式，氖20和氖22的电荷量相同，加速电场电压相同，所以做的功相同，A正确；

B．在加速电场中，根据动能定理有

由于氖20的质量小于氖22的质量，所以氖20的速度大于氖22的速度，B错误；

C．在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得

解得

根据动能和动量的关系有

综上可判断，q、B和Ek相同，由于氖22的质量大，所以氖22的半径也大，C错误；

D．在加速电场中，根据动能定理有

在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得

联立可得

对于同位素，加速电压相同时，质量越大做圆周运动的半径越大；对同种离子，加速电压越大，其做圆周运动的半径越大；若电压发生波动，则氖20和氖22做圆周运动的半径在一定的范围内变化，所以氖20在电压较高时的半径可能和氖22在电压较低时的半径相等，两种离子打在照相底片上的位置就重叠，所以D正确。

故选AD。