Question

图中所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力。下列说法中正确的是

A．从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等

B．从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等

C．打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等

D．打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越大

 

Answer 1

【答案】

C

【解析】

试题分析：粒子经加速电场加速后根据动能定理，在四分之一圆形通道内，有径向的均匀辐射电场，粒子最终经小孔S垂直磁场边界进入磁场，说明在圆形通道内做圆周运动，电场力提供向心力，从小孔S进入磁场的粒子，在圆形通道内经过的位置电场强度相同，圆周运动半径相同。根据，虽然半径相同，但是电荷量和质量关系不明确，所以速度大小不确定，动能大小不确定，选项AB错。进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，打到胶片上同一点的粒子半径相同，根据，由于电场强度磁场强度和圆形通道内圆周运动半径相同，所以半径相同，选项C对。打到胶片上位置距离O点越远的粒子在磁场中做圆周运动半径越大即越大，说明速度越小，与比荷无关，选项D错。

考点：带电粒子在电场磁场中的运动