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2.英国物理学家阿斯顿发明了质谱仪为同位素的发现和分析起到重要的作用,其结构原理如图所示,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内的相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.板S下方有强度为B0的匀强磁场.粒子重力不计,下列表述正确的是(  )
A.粒子一定带正电
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.加速电场的电压越大,能通过狭缝P的带电粒子的速率越大

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、带电粒子进入磁场中向左偏转,所受的洛伦兹力向左,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电,故A正确.
B、该粒子在速度选择器中,受到电场力方向水平向右,则洛伦兹力方向必须水平向左,该粒子才能通过速度选择器,根据左手定则判断可知磁场方向垂直纸面向外.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,增大加速电压,粒子的速度发生变化,速度大于$\frac{E}{B}$ 或小于$\frac{E}{B}$的粒子不能通过狭缝P,故C错误.
D、根据qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$ 知,r=$\frac{mv}{qB}$,可知,通过狭缝P的带电粒子的速率大小与磁场,粒子的荷质比,及加速器的半径有关,与加速电场的电压无关.故D错误.
故选:A.

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.

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