Question

4．如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E．粒子沿直线穿过速度选择器后通过平板S上的狭缝P，之后到达记录粒子位置的胶片A₁A₂．板S下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场．下列说法正确的是（　　）

• A． 粒子在速度选择器中一定做匀速运动
• B． 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
• C． 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于$\frac{B}{E}$
• D． 比荷（$\frac{q}{m}$）越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P

Answer 1

分析 带电粒子经加速后进入速度选择器，电场力和洛伦兹力平衡时，速度为v=$\frac{E}{B}$的粒子沿直线通过P孔，然后进入磁场，打在胶片上的不同位置．在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，求出粒子的轨道半径，分析半径与荷质比的关系．

解答 解：A、在速度选择其中粒子做直速运动，受到的电场力和洛伦兹力大小相等，合力为零，故A正确；
B、粒子作直线运动，故受到的洛伦兹力向左，故磁场垂直于纸面向外，故B错误；
C、根据qE=qvB知，v=$\frac{E}{B}$，知速度大小为$\frac{E}{B}$的粒子能通过速度选择器，故C错误；
D、根据$qvB=\frac{m{v}^{2}}{r}$知，r=$\frac{mv}{qB}$，则越靠近狭缝P，比荷越大，则半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，故D正确
故选：AD

点评 解决本题的关键理解粒子速度选择器的工作原理，掌握偏转磁场中粒子的运动规律．