如图所示,在竖直放置的金属板M上放一个放*源C,可向纸面内各个方向*出速率均为v的α粒子,P是与金属板M平行的...
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问题详情:
如图所示,在竖直放置的金属板M上放一个放*源C,可向纸面内各个方向*出速率均为v的α粒子,P是与金属板M 平行的足够大的荧光屏,到M的距离为d.现在 P与金属板M间加上垂直纸面的匀强磁场,调整磁感应强度的大小,恰使沿M板向上*出的α粒子刚好垂直打在荧光屏上.若α粒子的质量为m,电荷量为+2e.则( )
A. | 磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B的大小为 | |
B. | 磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B的大小为 | |
C. | 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2d | |
D. | 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为4d |
【回答】
考点:
带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;左手定则.
专题:
带电粒子在磁场中的运动专题.
分析:
α粒子在匀强磁场中,由于不考虑重力,因此仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动.由题意:恰使沿M板向上*出的α粒子刚好垂直打在荧光屏上,可得洛伦兹力的方向,从而确定磁场方向,由MP间距结合半径公式可求出磁感应强度.
解答:
解:A、α粒子带正电,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外,α粒子的轨道半径为d,由 得:,故A错误;
B、α粒子带正电,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外,α粒子的轨道半径为d,由 得:,故B正确;
C、亮斑区的上边界是沿M板向上*出的α 粒子,经圆弧到达的a点;亮斑区的下边界是垂直M板*出的α 粒子,经圆弧轨迹与屏相切的b点,如图所示,所以亮斑区的长度为2d,C选项正确.
D、亮斑区的上边界是沿M板向上*出的α 粒子,经圆弧到达的a点;亮斑区的下边界是垂直M板*出的α 粒子,经圆弧轨迹与屏相切的b点,如图所示,所以亮斑区的长度为2d,D选项错误.
点评:
亮斑区的上边界是粒子沿M板向上*出的,而亮斑区的下边界是粒子垂直打到荧光屏的点.
知识点:专题六 电场和磁场
题型:选择题
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