Question

1．如圖所示為質(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，平板S下方有強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述錯(cuò)誤的是（　　）

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

Answer 1

分析 帶電粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，速度為v=$\frac{E}{B}$的粒子沿直線通過(guò)P孔，然后進(jìn)入磁場(chǎng)，打在膠片上的不同位置．在磁場(chǎng)中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，求出粒子的軌道半徑，分析半徑與荷質(zhì)比的關(guān)系．

解答 解：A、質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子荷質(zhì)比、分析同位素的重要工具，故A正確；
B、根據(jù)qE=qvB知，v=$\frac{E}{B}$，知速度大小為$\frac{E}{B}$的粒子能通過(guò)速度選擇器，故B正確；
C、根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$知，r=$\frac{mv}{qB}$，則越靠近狹縫P，半徑越小，則比荷越大，故C正確；
D、帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中向左偏轉(zhuǎn)，所受的洛倫茲力向左，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則知，該粒子帶正電；該粒子在速度選擇器中，受到電場(chǎng)力方向水平向右，則洛倫茲力方向必須水平向左，該粒子才能通過(guò)速度選擇器，根據(jù)左手定則判斷可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；故D錯(cuò)誤；
本題選錯(cuò)誤的，故選：D．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理解粒子速度選擇器的工作原理，掌握偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．