Question

如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)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(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E．平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．下列表述正確的是（　　）

• A、只有帶正電的粒子能通過(guò)速度選擇器沿直線進(jìn)入狹縫P
• B、速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
• C、粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大
• D、能通過(guò)的狹縫P的帶電粒子的速率等于

  B

  E

Answer 1

分析：帶電粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度為v=

E

B

粒子可通過(guò)速度選擇器，然后進(jìn)入磁場(chǎng)B₀，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得到軌道半徑與比荷的關(guān)系，再分析求解．

解答：解：A、D當(dāng)粒子通過(guò)速度選擇器時(shí)，必須滿足qvB=qE，則得v=

E

B

，這個(gè)結(jié)論與粒子的電性無(wú)關(guān)，故A、D錯(cuò)誤．
B、假設(shè)粒子帶正電，在速度選擇器中所受的電場(chǎng)力向右，要使粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受的洛倫茲力必須向左，根據(jù)左手定則判斷可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故B錯(cuò)誤．
C、粒子進(jìn)入磁場(chǎng)B₀中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為r，則r=

mv

qB

粒子打在膠片上的位置到狹縫P的距離 s=2r=2

mv

qB

，v一定，B相同，則知s與比荷

q

m

成反比，即粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，s越小，粒子的比荷越大，故C正確．
故選C

點(diǎn)評(píng)：質(zhì)譜儀工作原理應(yīng)采取分段分析的方法，即粒子加速階段，速度選擇階段，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段．