Question

如图所示为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的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片．下列表述正确的是（ ）

A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

Answer 1

【答案】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=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、B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．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A错误，B正确．
C、能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则有qE=qvB，解得v=．故C正确．
D、进入磁场的粒子速率相等，在磁场中，由qvB=m得，r=，则r与粒子的荷质比成反比，则粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，半径越小，荷质比越大．故D错误．
故选BC
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．