Question

15．如圖所示，是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)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A₁、A₂．平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場．下列表述中正確的是（　�。�

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

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(yùn)動，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)半徑公式得出半徑與粒子比荷的關(guān)系．

解答 解：A、粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場后，有：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{r{B}_{0}}$，可知質(zhì)譜儀是可以測定帶電粒子比荷的儀器．故A正確；
B、根據(jù)帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)左手定則知，該粒子帶正電，則在速度選擇器中電場力水平向右，則洛倫茲力水平向左，根據(jù)左手定則知，磁場方向垂直紙面向外．故B錯誤；
C、在速度選擇器中，電場力和洛倫茲力平衡，有：qE=qvB，解得v=$\frac{E}{B}$．故只有速度v=$\frac{E}{B}$的粒子才能通過狹縫，故C錯誤．
D、由圖可知，越靠近狹縫P，r越小，則由上式可知，比荷越大．故D正確．
故選：AD

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道粒子在速度選擇器和偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動規(guī)律，掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的半徑公式以及復(fù)合場中的受力情況分析即可正確理解工作原理．