题目
若 α 粒 子 ( 电荷为 2e ) 在磁感应强度 B 的均匀磁场中沿 半径 R 的圆形轨道运动,则α 粒 子的德布罗意波长是 ( ) ( A ) h / ( 2eRB ) ; ( B ) h / ( eRB ) ; ( C ) 1 / ( 2 eRBh ) ; ( D ) 1 / ( eRBh )
若 α 粒 子 ( 电荷为 2e ) 在磁感应强度 B 的均匀磁场中沿 半径 R 的圆形轨道运动,则α 粒 子的德布罗意波长是 ( )
( A ) h / ( 2eRB ) ;
( B ) h / ( eRB ) ;
( C ) 1 / ( 2 eRBh ) ;
( D ) 1 / ( eRBh )
题目解答
答案
解:根据德布罗意公式
所以德布罗意波长为
,其中P为粒子的动量。
因为 α 粒 子 ( 电荷为 2e ) 在磁感应强度 B 的均匀磁场中沿 半径 R 的圆形轨道运动,有
所以
故德布罗意波长为
故本题答案选A
解析
考查要点:本题综合考查带电粒子在磁场中的圆周运动与德布罗意波长的计算,需结合洛伦兹力提供向心力和德布罗意波长公式两个核心知识点。
解题思路:
- 确定动量:利用磁场中圆周运动的条件,由洛伦兹力等于向心力,推导出粒子的动量表达式。
- 代入德布罗意公式:将动量代入德布罗意波长公式 $\lambda = \dfrac{h}{p}$,最终得到波长表达式。
破题关键:
- 正确应用洛伦兹力与向心力关系:$qvB = \dfrac{mv^2}{R}$,化简后得到动量 $p = qBR$。
- 注意电荷量:α粒子电荷为 $2e$,需代入公式计算。
步骤1:求动量
α粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力:
$qvB = \dfrac{mv^2}{R}$
化简得:
$mv = qBR$
因此,动量为:
$p = mv = qBR = 2eBR$
步骤2:求德布罗意波长
德布罗意波长公式为:
$\lambda = \dfrac{h}{p}$
将动量 $p = 2eBR$ 代入:
$\lambda = \dfrac{h}{2eBR}$
选项分析
- 选项A:$\dfrac{h}{2eRB}$,与推导结果一致。
- 其余选项均因电荷量或公式代入错误被排除。