Question

【題目】如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng)，自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長(zhǎng)為l。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；

（2）甲、乙兩種離子的比荷之比。

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析 本題主要考查帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的的能力。

解析（1）設(shè)甲種離子所帶電荷量為q1、質(zhì)量為m1，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，由動(dòng)能定理有

①

由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有

②

由幾何關(guān)系知

③

由①②③式得

④

（2）設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2，射入磁場(chǎng)的速度為v2，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2。同理有

⑤

⑥

由題給條件有

⑦

由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙兩種離子的比荷之比為

⑧

點(diǎn)睛 此題與2013年北京理綜卷第23題情景類(lèi)似，都可以看作是質(zhì)譜儀模型。解答所用的知識(shí)點(diǎn)和方法類(lèi)似。