Question

1．如圖所示為質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器，速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂，平板S下方有強度為B₀的勻強磁場．下列表述錯誤的是（　　）

• A． 質譜儀是分析同位素的重要工具
• B． 能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{B}$
• C． 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷$\frac{q}{m}$越大
• D． 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里

Answer 1

分析 帶電粒子經(jīng)加速后進入速度選擇器，電場力和洛倫茲力平衡時，速度為v=$\frac{E}{B}$的粒子沿直線通過P孔，然后進入磁場，打在膠片上的不同位置．在磁場中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，求出粒子的軌道半徑，分析半徑與荷質比的關系．

解答 解：A、質譜儀是測量帶電粒子荷質比、分析同位素的重要工具，故A正確；
B、根據(jù)qE=qvB知，v=$\frac{E}{B}$，知速度大小為$\frac{E}{B}$的粒子能通過速度選擇器，故B正確；
C、根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$知，r=$\frac{mv}{qB}$，則越靠近狹縫P，半徑越小，則比荷越大，故C正確；
D、帶電粒子進入磁場中向左偏轉，所受的洛倫茲力向左，磁場的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則知，該粒子帶正電；該粒子在速度選擇器中，受到電場力方向水平向右，則洛倫茲力方向必須水平向左，該粒子才能通過速度選擇器，根據(jù)左手定則判斷可知磁場方向垂直紙面向外；故D錯誤；
本題選錯誤的，故選：D．

點評 解決本題的關鍵理解粒子速度選擇器的工作原理，掌握偏轉磁場中粒子的運動規(guī)律．