Question

如圖是質譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E．平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．下列表述正確的是（　　）

• A、只有帶正電的粒子能通過速度選擇器沿直線進入狹縫P
• B、速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里
• C、粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大
• D、能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于

  B

  E

Answer 1

分析：帶電粒子經加速后進入速度選擇器，速度為v=

E

B

粒子可通過速度選擇器，然后進入磁場B₀，做勻速圓周運動，根據牛頓第二定律得到軌道半徑與比荷的關系，再分析求解．

解答：解：A、D當粒子通過速度選擇器時，必須滿足qvB=qE，則得v=

E

B

，這個結論與粒子的電性無關，故A、D錯誤．
B、假設粒子帶正電，在速度選擇器中所受的電場力向右，要使粒子做勻速直線運動，所受的洛倫茲力必須向左，根據左手定則判斷可知，磁場方向垂直紙面向外，故B錯誤．
C、粒子進入磁場B₀中做勻速圓周運動，設軌道半徑為r，則r=

mv

qB

粒子打在膠片上的位置到狹縫P的距離 s=2r=2

mv

qB

，v一定，B相同，則知s與比荷

q

m

成反比，即粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，s越小，粒子的比荷越大，故C正確．
故選C

點評：質譜儀工作原理應采取分段分析的方法，即粒子加速階段，速度選擇階段，在磁場中運動階段．