Question

7．二十世紀(jì)初，英國物理學(xué)家阿斯頓首次制成了聚焦性能較高的質(zhì)譜儀，并用此對許多元素的同位素進(jìn)行測量，從而肯定了同位素的普遍存在．現(xiàn)有速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是（　　）

• A． 該束粒子帶負(fù)電
• B． 速度選擇器的P₁極板帶正電
• C． 在B₂磁場中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大
• D． 在B₂磁場中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，比荷$\frac{q}{m}$越小

Answer 1

分析 由圖可知，粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)粒子向下偏轉(zhuǎn)，即可知粒子所受的洛倫茲力方向向下，由左手定則可判斷粒子的電性．
粒子速度選擇器中受到電場力和洛倫茲力兩個(gè)作用，電場力不變，速度方向不變，可知洛倫茲力與電場力應(yīng)平衡，由左手定則判斷出洛倫茲力方向，由平衡條件即可確定出P₁極板帶什么電．
粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得到半徑表達(dá)式，根據(jù)半徑公式分析半徑越大時(shí)，粒子的質(zhì)量和比荷的大�。�

解答 解：A、由圖可知，帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B₂時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子所受的洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則判斷得知該束粒子帶正電．故A錯(cuò)誤．
B、在平行金屬板中受到電場力和洛倫茲力兩個(gè)作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向向下，粒子帶正電，電場強(qiáng)度方向向下，所以速度選擇器的P₁極板帶正電．故B正確．
C、D粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，得：r=$\frac{mv}{qB}$可見，由于v是一定的，B不變，半徑r越大，則$\frac{q}{m}$越�。�故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵要理解速度選擇器的原理：電場力與洛倫茲力，粒子的速度一定．粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律則可得到半徑．