Question

10．圖示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．平板S下方有強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述正確的是（　�。�

• A． 質(zhì)譜儀不能用來(lái)分析同位素
• B． 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)
• C． 能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{B}$
• D． 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小

Answer 1

分析 帶電粒子在速度選擇器中受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)半徑公式得出半徑與粒子比荷的關(guān)系．

解答 解：A、在速度選擇器中，電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，有：qE=qvB，解得：v=$\frac{E}{B}$．
進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，有：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：r=$\frac{mv}{q{B}_{0}}$=$\frac{mE}{q{B}_{0}B}$，知越靠近狹縫P，r越小，比荷越大．
同位素具有相等的核電荷數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)，比荷不同，由以上的分析可知，質(zhì)譜儀能用來(lái)分析同位素．故A錯(cuò)誤，C正確，D錯(cuò)誤．
B、根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)左手定則知，該粒子帶正電，則在速度選擇器中電場(chǎng)力水平向右，則洛倫茲力水平向左，根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．故B錯(cuò)誤；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道粒子在速度選擇器和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式．