Question

如圖中的甲、乙、丙所示，氫原子中的每個(gè)電子都繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑相等，旋轉(zhuǎn)方向相同．給甲、乙兩原子加垂直電子軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示．三個(gè)原子中電子的旋轉(zhuǎn)角速度分別設(shè)為ω₁、ω₂和ω₃，那么（　�。�

A．ω₁＞ω₂＞ω₃

B．ω₁＞ω₃＞ω₂

C．ω₁＜ω₃＜ω₂

D．ω₁=ω₂=ω₃

Answer 1

分析：帶負(fù)電的電子在正電的庫(kù)侖引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外加一垂直平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子還會(huì)受到洛倫茲力作用，因軌道半徑不變，所以會(huì)導(dǎo)致角速度發(fā)生變化．當(dāng)磁場(chǎng)方向向上時(shí)，負(fù)電荷受到的洛倫茲力與庫(kù)侖力方向相同，所以角速度變大；當(dāng)磁場(chǎng)方向指向向下時(shí)，負(fù)電荷受到的洛倫茲力與庫(kù)侖力方向相反，所角速度變小．

解答：解：在未加磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律和庫(kù)侖定律得：

ke2

r2

=m

ω

2 3

r…①
加向上的磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知洛倫茲力的方向指向圓心，根據(jù)牛頓第二定律、庫(kù)侖定律和洛侖茲力公式（左手定則）得：

ke2

r2

+ev1B=m

ω

2 1

r… ②
加向下的磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知洛倫茲力的方向背離圓心，根據(jù)牛頓第二定律、庫(kù)侖定律和洛侖茲力公式（左手定則）得：

ke2

r2

-ev2B=m

ω

2 2

r… ③
 比較①②③可得：加向上的磁場(chǎng)時(shí)電子的向心力最大，所以角速度最大；加向下的磁場(chǎng)時(shí)，電子的向心力最小，所以角速度最�。�所以它們的大小關(guān)系是：ω₁＞ω₃＞ω₂
故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)ACD都錯(cuò)誤．
故選：B

點(diǎn)評(píng)：沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)庫(kù)侖引力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)負(fù)電荷仍做圓周運(yùn)動(dòng)，不過(guò)導(dǎo)致提供的向心力可能變大也可能變小，所以會(huì)使得角速度發(fā)生變化．