高中 | 速度选择器 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

速度选择器

图示的装置中,电场强度$E$和磁感应强度$B$垂直,这种装置叫速度选择器。若一电子恰能沿虚线从左向右运动。下列和电子速率相同的哪种粒子沿虚线射入,不能沿虚线运动$(\qquad)$

["

从左向右运动的质子

","

从右向左运动的质子

","

从左向右运动的中子

","

从右向左运动的中子

"]
[["B"]]

$\rm A$.根据题意,电子从左向右进入速度选择器,所受电场力竖直向上,而根据左手定则可知,所受洛伦兹力竖直向下,电场力与洛伦兹力平衡,有$Ee=Bev$

因此电子才能沿虚线做匀速直线运动,而当质子从从左向右进入速度选择器,所受电场力竖直向下,而根据左手定则可知,所受洛伦兹力竖直向上,满足$Ee=Bev$

其电场力与洛伦兹力方向相反,能够达到平衡状态,可以在速度选择器中做匀速直线运动,故$\rm A$正确,不符合题意;

$\rm B$.而当质子从右向左进入速度选择器,所受电场力竖直向下,而根据左手定则可知,所受洛伦兹力也竖直向下,不能达到平衡状态,因此不能沿虚线运动,故$\rm B$错误,符合题意;

$\rm CD$.由于中子不带电,进入速度选择器中既不受电场力也不受洛伦兹力,因此可以沿虚线运动,故$\rm CD$正确,不符合题意。

故选:$\rm B$

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有两种质谱仪:第一种如图甲所示,带电粒子从靠近极板的点由静止释放,经过加速电场(板间电压为、板间距为)加速后,进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动;第二种如图乙所示,有一定初速度的带电粒子经过速度选择器(板间电压为、板间距为、磁感应强度大小为)后,进入磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动。若粒子中同时含有和,且两种质谱仪中做圆周运动的半径相同,下列说法正确的是 如图所示是质谱仪的结构简化图。在速度选择器上方存在有界磁场区域,该区域上边界为直线,下边界由直线、半圆、直线组成,、、、共线,与上边界平行且相距为,、之间放置足够长的照相底片,包含边界在内该区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。粒子源发射出质量为、电荷量为的粒子恰能沿直线通过速度选择器,并从距离点的小空隙竖直向上射入磁场区域,并全部打在照相底片上。已知速度选择器中磁感应强度大小为,电场强度大小为,不计粒子重力,求∶ 图()所示的体外自动除颤仪(简称)是一种使心脏恢复正常心律的医疗急救仪器。其除颤部分的简化原理如图()所示。通过两个单刀双掷开关和控制电容器充电与放电除颤之间的转换。电路中的阻值远大于人体电阻。 如图所示,直角坐标系第一象限内有一竖直分界线,左侧有一直角三角形区域,其中分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场,已知与轴重合,且,,点恰好处于分界线上。右侧有一长为的平行板电容器,板间距为,上极板与左侧磁场的上边界平齐,内部分布着方向垂直纸面向里、强弱随坐标变化的磁场和竖直向下、电场强度大小为的匀强电场。该复合场能使沿水平方向进入电容器的电子均能沿直线匀速通过电容器。在平行板电容器右侧某区域,存在一垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场(图中未画出),使水平通过平行板电容器的电子进入该磁场后汇聚于轴上一点,现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点沿不同方向射到三角形区域,不考虑电子间的相互作用及电子的重力,已知电子的电量为,质量为。 下列说法错误的是 关于洛伦兹力的应用,下列说法正确的是
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