Question

7．为把动量相同的氘核（${\;}_{1}^{2}$H）和氦核（${\;}_{2}^{4}$He）分离开，如果使用匀强电场和匀强磁场，可行的方法是（　　）

• A． 只能用电场
• B． 只能用磁场
• C． 电场和磁场都可以
• D． 电场和磁场都不行

Answer 1

分析 粒子垂直向射入电场，做类平抛运动，推导出偏转角与动能的关系式，分析偏转角度的大小．
两粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动，根据牛顿定律推导出半径与动能的关系式，分析半径的大小．

解答 解：无论采用什么样的措施，关键是看离子进入场中的运动；
①、粒子垂直进入匀强电场后做类平抛运动，偏转位移：
y=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}•\frac{qE}{m}•（\frac{L}{v}）^{2}$=$\frac{qE{L}^{2}}{2m{v}^{2}}$；
根据y=$\frac{qE{L}^{2}}{2m{v}^{2}}$=$\frac{mqE{L}^{2}}{2（mv）^{2}}$，动量（mv）相同的氘核（${\;}_{1}^{2}$H）和氦核（${\;}_{2}^{4}$He）质量与电荷量都是氦核较大，所以它们的偏转位移不同，故可以将其分开；
②垂直进入磁场中，做匀速圆周运动，圆周运动过程中洛伦兹力充当向心力，其圆周运动半径R=$\frac{mv}{qB}$，
动量相同的氘核（${\;}_{1}^{2}$H）和氦核（${\;}_{2}^{4}$He），它们的带电量不同，所以垂直进入相同的匀强磁场后做圆周运动故两种粒子的轨道半径不相同，故能将其分开；
由以上的分析可知，电场与磁场后可以把它们分开．故C正确，ABD错误
故选：C

点评 注意是如何区分的，只要两者的轨迹不同，就可以分开；垂直进入电场中，做类平抛运动，只需比较偏转位移（沿电场线方向）即可；垂直进入磁场中，做匀速圆周运动，只需比较半径即可．