图是质谱仪工作原理的示意图.带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为零)后,进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处.图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则( )
| A. | a的质量一定大于b的质量 |
| B. | a的电荷量一定大于b的电荷量 |
| C. | a运动的时间大于b运动的时间 |
| D. | a的比荷( |
图是质谱仪工作原理的示意图.带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为零)后,进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处.图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则( )
| A. | a的质量一定大于b的质量 |
| B. | a的电荷量一定大于b的电荷量 |
| C. | a运动的时间大于b运动的时间 |
| D. | a的比荷( |
考点:
带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.
专题:
压轴题;带电粒子在磁场中的运动专题.
分析:
带电粒子先在匀强电场中做匀加速直线运动,再进入磁场做匀速圆周运动,轨迹为半圆,本题动能定理和牛顿第二定律求解.
解答:
解:设粒子经电场加速后的速度大小为v,磁场中圆周运动的半径为r,电荷量和质量分别为q、m,打在感光板上的距离为S.
根据动能定理,得
qU=mv2,v=
由qvB=m,r=
=
则S=2r=
得到=
由图,Sa<Sb,U、B相同,则
故选D
点评:
本题属于带电粒子在组合场中运动问题,电场中往往用动能求速度,磁场中圆周运动处理的基本方法是画轨迹.