Question

10．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)．下列表述正確的是（　�。�

• A． 質(zhì)譜儀不能分析同位素
• B． 速度選擇器中的磁場(chǎng)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(chǎng)力和洛倫茲力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)半徑公式得出半徑與粒子比荷的關(guān)系．

解答 解：A、粒子經(jīng)速度選擇器時(shí)進(jìn)入B₀的粒子滿足$\frac{q}{m}$，知道粒子電量后，便可求出m的質(zhì)量，所以質(zhì)譜儀可以用來分析同位素，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)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(chǎng)力水平向右，則洛倫茲力水平向左，根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．故B錯(cuò)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(cuò)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(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道粒子在速度選擇器和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，從而可以明確比荷與半徑間的關(guān)系．