题目内容
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(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L示).
分析:(1)对离子在速度选择器内进行受力分析,受到洛伦兹力和电场力作用;对离子的运动进行分析,能通过s2射出的离子做匀速直线运动,可知洛伦兹力和电场力平衡,列式可求得离子速度的大小.
(2)离子进入匀强偏转电场后做类平抛运动,即在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,在两个方向分别列式可得x与离子质量m之间的关系式.
(2)离子进入匀强偏转电场后做类平抛运动,即在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,在两个方向分别列式可得x与离子质量m之间的关系式.
解答:解:(1)能从速度选择器射出的离子应满足受到的电场力和洛伦兹力大小相等,方向相反,则有:
qE0=qv0B0
解得:v0=
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则有:
水平方向:x=v0t
竖直方向:L=
a t2
离子在电场中只受电场力作用,由牛顿第二定律得:qE=ma
联立以上各式解得:x=
.
答:(1)从狭缝S2射出的离子速度v0的大小为
.
(2)x与离子质量m之间的关系式为x=
.
qE0=qv0B0
解得:v0=
E0 |
B0 |
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则有:
水平方向:x=v0t
竖直方向:L=
1 |
2 |
离子在电场中只受电场力作用,由牛顿第二定律得:qE=ma
联立以上各式解得:x=
E0 |
B0 |
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答:(1)从狭缝S2射出的离子速度v0的大小为
E0 |
B0 |
(2)x与离子质量m之间的关系式为x=
E0 |
B0 |
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点评:该题考察到了带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中的运动,解决此类为题的关键是正确的对带电粒子进行受力分析.当电场力与洛伦兹力为一对平衡力时,粒子将做匀速直线运动.同时还考察了带电粒子在匀强电场中的偏转,所做的运动是类平抛运动.此类问题往往应用牛顿运动定律和运动学公式进行解答.
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