如圖所示，電荷量相等的兩種離子氖20和氖22從容器A下方的狹縫S1飄入（初速度為零）電場區，經電場加速後通過狹...

問題詳情：

如圖所示，電荷量相等的兩種離子氖20和氖22從容器A下方的狹縫S1飄入（初速度為零）電場區，經電場加速後通過狹縫S2、S3垂直於磁場邊界MN*入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向裏，離子經磁場偏轉後發生分離，最終到達照相底片D上。不考慮離子間的相互作用，則（　　）

A．電場力對每個氖20和氖22做的功相等

B．氖22進入磁場時的速度較大

C．氖22在磁場中運動的半徑較小

D．若加速電壓發生波動，兩種離子打在照相底片上的位置可能重疊

【回答】

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【詳解】

A．根據電場力做功公式，氖20和氖22的電荷量相同，加速電場電壓相同，所以做的功相同，A正確；

B．在加速電場中，根據動能定理有

由於氖20的質量小於氖22的質量，所以氖20的速度大於氖22的速度，B錯誤；

C．在磁場中，根據洛倫茲力提供向心力，可得

解得

根據動能和動量的關係有

綜上可判斷，q、B和Ek相同，由於氖22的質量大，所以氖22的半徑也大，C錯誤；

D．在加速電場中，根據動能定理有

在磁場中，根據洛倫茲力提供向心力，可得

聯立可得

對於同位素，加速電壓相同時，質量越大做圓周運動的半徑越大；對同種離子，加速電壓越大，其做圓周運動的半徑越大；若電壓發生波動，則氖20和氖22做圓周運動的半徑在一定的範圍內變化，所以氖20在電壓較高時的半徑可能和氖22在電壓較低時的半徑相等，兩種離子打在照相底片上的位置就重疊，所以D正確。

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知識點：質譜儀與迴旋加速器

題型：選擇題