Question

19．如圖是質(zhì)譜儀工作原理示意圖．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．S下方有磁感應(yīng)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)方向垂直紙面向外
• C． 速度選擇器只能一種電性，且速度等于$\frac{E}{B}$的粒子
• D． 帶電量相同的粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的質(zhì)量越大

Answer 1

分析 帶電粒子先經(jīng)電場(chǎng)加速后，再進(jìn)入速度選擇器，電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，速度必須為v=$\frac{E}{B}$的粒子才能通過(guò)選擇器，然后進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，打在S板的不同位置．在磁場(chǎng)中由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)半徑公式分析比荷與軌跡半徑的關(guān)系．

解答 解：A、粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，
由牛頓第二定律得：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}r}$，知道粒子電量后，便可求出m的質(zhì)量，所以質(zhì)譜儀可以用來(lái)分析同位素，故A正確；
B、假設(shè)粒子帶正電，則受電場(chǎng)力向左，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直直面向外，故B正確；
C、在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的粒子能進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，
由平衡條件得：qvB=qE，粒子速度：v=$\frac{E}{B}$，與帶電粒子的電性無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，
解得：$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}r}$，由此可知，r越小，荷質(zhì)比越大；粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小荷質(zhì)比越大，那么帶電量相同的粒子，質(zhì)量越小；故D錯(cuò)誤；
故選：AB．

點(diǎn)評(píng) 質(zhì)譜儀工作原理應(yīng)采取分段分析的方法，即粒子加速階段，速度選擇階段，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段．