Question

12．如图是质谱仪的工作原理示意图，粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子（均不计重力）被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内匀强磁场的磁感应强度代销为B，两极板减电压为U，极板间距为d，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A₁A₂．平板S下方有方向垂直于纸面向外，磁感应强度为B₀的匀强磁场，图中为某中带电粒子在B₀中形成的轨迹，则下列表述不正确的是（　　）

• A． 质谱仪是分析同位素的重要工具
• B． 因为速度选择器本身并不选择电性，所以有由该质谱仪不能确定图示中带电粒子的正负
• C． 在速度选择器中能沿直线通过狭缝P的带电粒子的速率等于$\frac{U}{{B}_{0}d}$
• D． 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子通过狭缝P的速度越小

Answer 1

分析 在速度选择器中，粒子所受的电场力和洛伦兹力平衡，结合左手定则判断磁场的方向，根据平衡求出粒子的速率．粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据轨道半径的大小比较比荷．

解答 解：A、质谱仪是分析同位素的重要工具．故A正确．
B、粒子受到洛伦兹力在向外的磁场中向左发生偏转，根据左手定则知，带电粒子一定是带正电．故B错误．
C、在速度选择器中，粒子受到的电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，根据qE=qvB得，v=$\frac{E}{B}$．故C错误．
D、根据r=$\frac{mv}{qB}$知，粒子越靠近狭缝P，半径越小；若进入磁场的速度相同，则比荷越大；若比荷相同，则位置越靠近狭缝P，粒子通过狭缝P的速度越小．可知有两种情况．故D错误．
本题选择不正确的，故选：BCD．

点评 解决本题的关键知道粒子在速度选择器中做匀速直线运动，在磁场中做匀速圆周运动．结合平衡和粒子在磁场中的半径公式分析求解．