Question

5．如圖是質譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度和電場強度分別為B和E．平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．平板S下方有磁感應強度為B₀的勻強磁場．下列表述錯誤的是（　　）

• A． 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里
• B． 質譜儀是分析同位素的重要工具
• C． 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小
• D． 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{B}$

Answer 1

分析 帶電粒子在速度選擇器中受電場力和洛倫茲力平衡，做勻速直線運動，進入偏轉電場后做勻速圓周運動，根據(jù)半徑公式得出半徑與粒子比荷的關系．

解答 解：A、假設粒子帶正電，則受電場力向左，由左手定則可判斷磁場方向垂直紙面向外，故A錯誤；
B、進入B₀的粒子滿足$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}R}$，知道粒子電量后，便可求出m的質量，所以質譜儀可以用來分析同位素，故B正確；
C、由$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}R}$，知R越小，荷質比越大；粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子圓周運動的半徑越小荷質比越大；故C錯誤；
D、由qE=qvB，得v=$\frac{E}{B}$，此時離子受力平衡，可沿直線穿過選擇器，故D正確；
本題選擇錯誤的，故選：AC．

點評 解決本題的關鍵知道粒子在速度選擇器和偏轉電場中的運動規(guī)律，掌握帶電粒子在勻強磁場中運動的半徑公式．