Question

7．二十世纪初，英国物理学家阿斯顿首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此对许多元素的同位素进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在．现有速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

• A． 该束粒子带负电
• B． 速度选择器的P₁极板带正电
• C． 在B₂磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
• D． 在B₂磁场中运动半径越大的粒子，比荷$\frac{q}{m}$越小

Answer 1

分析 由图可知，粒子进入匀强磁场B₂中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，根据粒子向下偏转，即可知粒子所受的洛伦兹力方向向下，由左手定则可判断粒子的电性．
粒子速度选择器中受到电场力和洛伦兹力两个作用，电场力不变，速度方向不变，可知洛伦兹力与电场力应平衡，由左手定则判断出洛伦兹力方向，由平衡条件即可确定出P₁极板带什么电．
粒子进入匀强磁场B₂中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得到半径表达式，根据半径公式分析半径越大时，粒子的质量和比荷的大小．

解答 解：A、由图可知，带电粒子进入匀强磁场B₂时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断得知该束粒子带正电．故A错误．
B、在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个作用而做匀速直线运动，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向向下，粒子带正电，电场强度方向向下，所以速度选择器的P₁极板带正电．故B正确．
C、D粒子进入匀强磁场B₂中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，得：r=$\frac{mv}{qB}$可见，由于v是一定的，B不变，半径r越大，则$\frac{q}{m}$越小．故C错误，D正确．
故选：BD．

点评 本题关键要理解速度选择器的原理：电场力与洛伦兹力，粒子的速度一定．粒子在磁场中偏转时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律则可得到半径．