Question

14．速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是（　　） 

• A． 該束帶電粒子帶負(fù)電
• B． 速度選擇器的P₁極板帶負(fù)電
• C． 能通過(guò)狹縫S₀的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{{B}_{1}}$
• D． 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫S₀，粒子的比荷越大

Answer 1

分析 由圖可知，粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)作用，電場(chǎng)力不變，速度方向不變，可知洛倫茲力與電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)作用而做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，則電場(chǎng)力方向向下，粒子帶正電，電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，所以速度選擇器的P₁極板帶正電．故B錯(cuò)誤．
C、粒子能通過(guò)狹縫，電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，則有：qvB₁=qE，解得v=$\frac{E}{{B}_{1}}$．故C正確．
D、粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)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$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得r=$\frac{mv}{qB}$．可見(jiàn)，由于v是一定的，B不變，半徑r越大，則$\frac{q}{m}$越小；越靠近狹縫S₀，粒子的比荷越大．故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要理解速度選擇器的原理：電場(chǎng)力與洛倫茲力，粒子的速度一定．粒子在磁場(chǎng)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．