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精英家教网如图所示,一束正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,未发生任何偏转,如果让这些不偏转离子进入另一个匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入后一磁场的离子,可得出结论(  )
A、它们的动能一定不相同B、它们的电量一定不相同C、它们的质量一定不相同D、它们的电量与质量之比一定不相同
分析:粒子在磁场和电场正交区域里,同时受到洛伦兹力和电场力作用,粒子没有发生偏转,说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,满足qvB=qE,即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小v=
E
B
,粒子进入磁场后受洛伦兹力作用做匀速圆周运动.
解答:解:因为粒子进入电场和磁场正交区域时不发生偏转说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,有qvB=qE,得出能不偏转的粒子速度满足速度相同;
粒子进入磁场后受洛伦兹力作用,粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=m
v2
R
,圆周运动的半径R=
mv
Bq
,由于粒子又分裂成几束,也就是粒子做匀速圆周运动的半径R不同,进入第二个匀强磁场时,粒子具有相同的速度,粒子能分裂成几束,所以粒子的
m
q
一定不同;但电量与质量均可以相同;当质量相同、电量不同时,可知动能可以相同;故ABC错误;D正确;
故选:D.
点评:粒子不发生偏转则可得出粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,并由此推算出粒子具有相同的速度v;
在单独的匀强磁场中粒子分裂成几束说明粒子的荷质比不同,并由此得出电量、质量、以及速度所需要满足的关系式,从而得出正确的结论.
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