Question

4．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)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)強(qiáng)度為E．粒子沿直線穿過速度選擇器后通過平板S上的狹縫P，之后到達(dá)記錄粒子位置的膠片A₁A₂．板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列說法正確的是（　　）

• A． 粒子在速度選擇器中一定做勻速運(yùn)動(dòng)
• B． 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
• C． 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{B}{E}$
• D． 比荷（$\frac{q}{m}$）越大的粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P

Answer 1

分析 帶電粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，速度為v=$\frac{E}{B}$的粒子沿直線通過P孔，然后進(jìn)入磁場(chǎng)，打在膠片上的不同位置．在磁場(chǎng)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(zhì)比的關(guān)系．

解答 解：A、在速度選擇其中粒子做直速運(yùn)動(dòng)，受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，合力為零，故A正確；
B、粒子作直線運(yùn)動(dòng)，故受到的洛倫茲力向左，故磁場(chǎng)垂直于紙面向外，故B錯(cuò)誤；
C、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C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)$qvB=\frac{m{v}^{2}}{r}$知，r=$\frac{mv}{qB}$，則越靠近狹縫P，比荷越大，則半徑越小，粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，故D正確
故選：AD

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理解粒子速度選擇器的工作原理，掌握偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．