Question

10．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的強度分別為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下方有強度為B₀的勻強磁場．下列表述正確的是（　�。�

• A． 質譜儀不能分析同位素
• 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的帶電粒子的速率可以不等于$\frac{E}{B}$
• 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、粒子經(jīng)速度選擇器時進入B₀的粒子滿足$\frac{q}{m}$，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A錯誤；
B、根據(jù)帶電粒子在磁場中的偏轉方向，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、粒子要使通過狹縫，必須保證Bqv=Eq，解得：v=$\frac{E}{B}$，故C錯誤；
D、因粒子速度相同，則根據(jù)Bqv=m$\frac{v^{2}}{r}$可得，$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{Br}$，由上式可知，粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P半徑越小，則說明粒子的比荷越大，故D正確．
故選：D．

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時，洛倫茲力充當向心力，從而可以明確比荷與半徑間的關系．