长为L,间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,今有质量为m、带电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场.欲使离子不打在极板上,入射离子的速度大小应满足的条件是( ) ①v<qBL4m②v>5qBL4m③v>qBLm④qBL4m<v<5qBL4m.A. ①②B. ①③C. ②③D. ②④
问题描述:
长为L,间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,今有质量为m、带电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场.欲使离子不打在极板上,入射离子的速度大小应满足的条件是( )
①v<
②v>qBL 4m
③v>5qBL 4m
④qBL m
<v<qBL 4m
.5qBL 4m
A. ①②
B. ①③
C. ②③
D. ②④
答
根据qvB=m
,得R=v2 R
.mv qB
若粒子刚好从左侧射出,如图,则R1=
.L 4
所以v1=
.qBL 4m
若粒子刚好从右侧射出,如图,有R22=L2+(R2−
)2,解得R2=L 2
.5L 4
所以v2=
.5qBL 4m
欲使离子不打在极板上,则v<v1或v>v2.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
答案解析:欲使离子不打在极板上,抓住两个临界情况,一个是刚好从左侧射出,一个是刚好从右侧射出,根据几何关系求出两临界情况的半径,再根据半径公式得出两个临界速度,从而知道速度的范围.
考试点:质谱仪和回旋加速器的工作原理.
知识点:本题考查了带电粒子在有界磁场中运动问题,关键抓住临界状况,运用牛顿第二定律进行求解.