问题详情:
一束硼离子以不同的初速度,沿水平方向经过速度选择器,从O点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域,分两束垂直打在O点正下方的离子探测板上P1和P2点,测得OP1:OP2=2:3,如图*所示。速度选择器中匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B1,偏转磁场的磁感应强度为B2。若撤去探测板,在O点右侧的磁场区域中放置云雾室,离子运动轨迹如图乙所示。设离子在云雾室中运动时受到的阻力Ff = kq,式中k为常数,q为离子的电荷量。不计离子重力。求
(1)硼离子从O点*出时的速度大小;
(2)两束硼离子的电荷量之比;
(3)两种硼离子在云雾室里运动的路程之比。
【回答】
(1)只有竖直方向受力平衡的离子,才能沿水平方向运动离开速度选择器,
①
②
③
综合上述3式得:
④
(2)设到达P1点离子的电荷量为q1,到达P2点离子的电荷量为q2,进入磁场后有
⑤
⑥
根据题意,
考虑到进入偏转磁场的硼离子的质量相同、速度相同,得
⑦
(3)设电荷量为q1离子运动路程为s1,电荷量为q2离子运动路程为s2,在云雾室内受到的阻力始终与速度方向相反,做负功。洛伦兹力不做功,有
⑧
⑨
得:
评分标准:(1)4分;①、②、③、④式各1分;(2)6分;⑤、⑥、⑦式各2分;(3)6分;⑧式3分,式3分。
知识点:专题六 电场和磁场
题型:综合题