Question

15．如图所示，是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E，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A₁、A₂．平板S下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场．下列表述中正确的是（　　）

• A． 质谱仪是分析同位素的重要工具
• B． 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
• C． 能通过狭缝P的带电粒子的速率大于$\frac{E}{B}$
• D． 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大

Answer 1

分析 带电粒子在速度选择器中受电场力和洛伦兹力平衡，做匀速直线运动，进入偏转电场后做匀速圆周运动，根据半径公式得出半径与粒子比荷的关系．

解答 解：A、粒子进入偏转磁场后，有：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{r{B}_{0}}$，可知质谱仪是可以测定带电粒子比荷的仪器．故A正确；
B、根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外．故B错误；
C、在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有：qE=qvB，解得v=$\frac{E}{B}$．故只有速度v=$\frac{E}{B}$的粒子才能通过狭缝，故C错误．
D、由图可知，越靠近狭缝P，r越小，则由上式可知，比荷越大．故D正确．
故选：AD

点评 解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式以及复合场中的受力情况分析即可正确理解工作原理．