Question

二十世紀(jì)初，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室（Cavendish Laboratory）的英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓首次制成了聚焦性能較高的質(zhì)譜儀，并用此來對(duì)許多元素的同位素及其豐度進(jìn)行測(cè)量，從而肯定了同位素的普遍存在．現(xiàn)速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列相關(guān)說法中正確的是（ ）

A．該束粒子帶負(fù)電
B．速度選擇器的P₁極板帶正電
C．在B₂磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大
D．在B₂磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，比荷q/m越小

Answer 1

【答案】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)量和比荷的大小．
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正確．
C、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，得r=
可見，由于v是一定的，B不變，半徑r越大，則越小．故C錯(cuò)誤，D正確．
故選BD
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．