問題詳情:
在高能粒子研究中,往往要把一束含有大量質子和α粒子的混合粒子分離開,如圖初速度可忽略的質子和α粒子,經電壓為U的電場加速後,進入分離區.如果在分離區使用勻強電場或勻強磁場把粒子進行分離,所加磁場方向垂直紙面向裏,所加電場方向豎直向下,則下列可行的方法是( )
A. 只能用電場 B. 只能用磁場
C. 電場和磁場都可以 D. 電場和磁場都不可以
【回答】
【考點】: 帶電粒子在勻強磁場中的運動;帶電粒子在勻強電場中的運動.
【專題】: 帶電粒子在複合場中的運動專題.
【分析】: 帶電粒子加速後垂直進入勻強電場中將做類平拋運動,根據類平拋運動的規律分析帶電粒子偏轉距離,而偏轉磁場是根據粒子在磁場中運動半徑不同區分的,根據這個原理逐項分析即可.
【解析】: 解:在加速電場中,由動能定理得:qU=
若分離區加豎直向下的電場:
設偏轉電場的寬度為L,則在電場中偏轉時有:
沿電場方向 y===
聯立得粒子在分離區偏轉距離 y=,可知:加速電壓U相同,偏轉電場的E和L相同,y相同,所以不能將質子和α粒子進行分離.
若分離區加垂直紙面向裏的磁場:
粒子進入偏轉磁場時,軌跡半徑 r==,由於質子和α粒子的比荷不同,運動的半徑r也不同,所以能將兩種粒子分離.故ACD錯誤,B正確.
故選:B.
【點評】: 解答本題的關鍵是知道偏轉電場和偏轉磁場區分粒子的原理,帶電粒子垂直進入勻強電場中將做類平拋運動,根據打到下接板的位置區分帶電粒子,而偏轉磁場是根據粒子在磁場中運動半徑不同區分的.
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:選擇題