Question

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．下列表述正確的是（　　）

• A．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)
• B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外
• C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于

  E

  B

• D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小

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=

E

B

的粒子沿直線(xiàn)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、B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A錯(cuò)誤，B正確．
C、能通過(guò)狹縫P的帶電粒子在速度選擇器中做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則有qE=qvB，解得v=

E

B

．故C正確．
D、進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速率相等，在磁場(chǎng)中，由qvB=m

v2

r

得，r=

mv

qB

，則r與粒子的荷質(zhì)比

q

m

成反比，則粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，半徑越小，荷質(zhì)比越大．故D錯(cuò)誤．
故選BC

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．