Question

3．如图所示，充电的两平行金属板间有场强为E的匀强电场和方向与电场垂直（垂直纸面向里）的匀强磁场，磁感应强度为B，构成速度选择器，氕、氘、氚核以相同的动能E_k从两极板中间垂直于电场和磁场射入速度选择器，且氘核沿直线射出，则射出时（　　）

• A． 偏向正极板的是氚核
• B． 动能增加的是氕核
• C． 动能增加的是氚核
• D． 偏向正极板的是氕核

Answer 1

分析 氘核在复合场中沿水平方向直线通过故有qE=qvB，所以v=$\frac{E}{B}$，由于相同的电量与相同的动能射入，根据质量不同，所以入射速度不同，从而根据受到的电场力与洛伦兹力的关系，来确定偏转情况．由于洛伦兹力不做功，而电场力定做功，若做正功，则动能增加．若做负功，则动能减小．

解答 解：动能：E_K=$\frac{1}{2}$mv²，则速度：v=$\sqrt{\frac{2{E}_{K}}{m}}$，由于：氕氘氚的动能相等，质量关系为：m_氕＜m_氘＜_氚，则：v_氕＞v_氘＞v_氚；
氘核沿直线射出做匀速直线运动，则：qE=qv_氘B，由于：v_氕＞v_氘＞v_氚；则：qv_氕B＞qE，qv_氚B＜qE；
A、由于qv_氚B＜qE，氚向下偏转，偏向负极板，电场力对其做正功，动能增加，故A错误，C正确；
B、由于qv_氕B＞qE，氕向上偏转，偏向正极板，电场力对其做负功，动能减小，故B错误，D正确；
故选：CD．

点评 速度选择器是利用电场力等于洛伦兹力的原理进行工作的，故速度选择器只能选择速度而不能选择电性．同时注意电场力做功导致动能变化，而洛伦兹力始终不做功．