题目内容
质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E．粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场，最后打在照相底片上．下列关于质谱仪的说法正确的是（ ）
A．速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
B．因为速度选择器本身并不选择电性，所以不能确定图示中的带电粒子的正负
C．质谱仪是分析同位素的重要工具，粒子打在底片上距离狭缝越近，它的比荷越小
D．若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则该粒子的比荷为
【答案】分析：A、带电粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力与电场力方向相反，由左手定则判断出洛伦兹力方向，然后判断电场方向；
B、根据带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，由左手定则可以判断出粒子所带电荷的正负；
C、粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子运动轨道半径，然后答题；
D、由牛顿第二定律可以求出粒子的比荷．
解答：解：A、由左手定则可知，正电荷所受洛伦兹力向左，则它受到的电场力向右，则电场方向向右，故A错误；
B、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据带电粒子在磁场中偏转方向，判断粒子所受洛伦兹力方向，由左手定则可以判断出粒子的电性，故B错误；
C、通过速度选择器的带电粒子所受电场力与磁场力相等，qE=qvB1，v=
，在磁场中，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：qvB2=m
，则
=
，由此可知，粒子打在底片上距离狭缝的距离2R越小，它的比荷越大，故C错误；
D、若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则粒子的轨道半径R=
，则该粒子的比荷为
=
=
，故D正确；
故选D．
点评：解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式．
B、根据带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，由左手定则可以判断出粒子所带电荷的正负；
C、粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子运动轨道半径，然后答题；
D、由牛顿第二定律可以求出粒子的比荷．
解答：解：A、由左手定则可知，正电荷所受洛伦兹力向左，则它受到的电场力向右，则电场方向向右，故A错误；
B、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据带电粒子在磁场中偏转方向，判断粒子所受洛伦兹力方向，由左手定则可以判断出粒子的电性，故B错误；
C、通过速度选择器的带电粒子所受电场力与磁场力相等，qE=qvB1，v=
，在磁场中，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：qvB2=m，则=，由此可知，粒子打在底片上距离狭缝的距离2R越小，它的比荷越大，故C错误；D、若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则粒子的轨道半径R=
，则该粒子的比荷为==，故D正确；故选D．
点评：解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式．
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有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示．加速电场的电压为U，静电分析器中有辐向会聚电场，即与圆心O1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1；磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行．由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器．而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器．测量出Q点与圆心O2的距离为d，位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为
