Question

8．如圖是質(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A₁、A₂．平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述錯(cuò)誤的是（　　）

• A． 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
• B． 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
• 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（$\frac{q}{m}$）越小

Answer 1

分析 分析造成粒子打在不同紀(jì)錄膠片上的原因，進(jìn)而得到質(zhì)譜儀的作用；根據(jù)粒子在速度選擇器中，受力平衡得到磁場(chǎng)方向及粒子速度；

解答 解：A、只有使洛倫茲力等于電場(chǎng)力的速度v才能通過(guò)速度選擇器，而相同速度進(jìn)入下方磁場(chǎng)，洛倫茲力做向心力即${B}_{0}vq=\frac{m{v}^{2}}{R}$，所以，$R=\frac{mv}{{B}_{0}q}$，則半徑與比荷成反比；
又有記錄膠片到P的距離為2R，所以，質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，故A說(shuō)法正確；
B、電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右，那么若粒子帶正電，則電場(chǎng)力方向向右，所以，洛倫茲力方向向左；若粒子帶負(fù)電，則電場(chǎng)力方向向左，洛倫茲力方向向右，那么由左手定則可得：速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故B說(shuō)法錯(cuò)誤；
C、能通過(guò)狹縫P的帶電粒子在速度選擇器中所受電場(chǎng)力等于洛倫茲力，即qE=Bvq，所以，速率$v=\frac{E}{B}$，故C說(shuō)法正確；
D、由A可知，粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，半徑越小，則粒子的比荷（$\frac{q}{m}$）越大，故D說(shuō)法錯(cuò)誤；
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一般根據(jù)受力分析，利用牛頓第二定律聯(lián)系粒子的運(yùn)動(dòng)特征求解．