Question

如图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和匀强电场的强度分别为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A₁A₂．下列表述正确的是（　　）

• A、只有带正电的粒子能通过速度选择器沿直线进入狭缝P
• B、速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
• C、粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
• D、能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于

  B

  E

Answer 1

分析：带电粒子经加速后进入速度选择器，速度为v=

E

B

粒子可通过速度选择器，然后进入磁场B₀，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得到轨道半径与比荷的关系，再分析求解．

解答：解：A、D当粒子通过速度选择器时，必须满足qvB=qE，则得v=

E

B

，这个结论与粒子的电性无关，故A、D错误．
B、假设粒子带正电，在速度选择器中所受的电场力向右，要使粒子做匀速直线运动，所受的洛伦兹力必须向左，根据左手定则判断可知，磁场方向垂直纸面向外，故B错误．
C、粒子进入磁场B₀中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，则r=

mv

qB

粒子打在胶片上的位置到狭缝P的距离 s=2r=2

mv

qB

，v一定，B相同，则知s与比荷

q

m

成反比，即粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，s越小，粒子的比荷越大，故C正确．
故选C

点评：质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段．