问题 计算题

如图所示,由质量为m、电量为q的不同速率的正离子组成的离子束,经小孔O射入有匀强电场(场强大小为E)与匀强磁场(场强大小为B)的速度选择器内,只有速率为某一值v1的离子才能沿入射方向作匀速直线运动,当它通过宽度为d的缝射入另一个只有匀强磁场(场强大小为,方向垂直于纸面向外)的区域,离子将做匀速圆周运动。

(1)求运动轨迹不发生偏折的离子的初速度v1

(2)如果初速为v2(已知)的离子(v2>v1)在射出速度选择器时的侧移正好为d/2,求这种离子射出后所做圆周运动的半径。

答案

解:(1)正离子进入电场和磁场后,轨迹不发生偏折,必有qE=qv1B

∴v1=E/B 

(2)因为v2>v1,所以速率为v2的正离子所受洛仑兹力大于电场力,离子必向上偏折,设从缝边射出时速率为,由于洛仑兹力对其不做功,据动能定理有

该正离子在磁场中作匀速圆周运动时有

由以上二式消去可得

单项选择题
单项选择题