题目内容

10.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A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是(  )
A.质谱仪不能分析同位素
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的带电粒子的速率可以不等于$\frac{E}{B}$
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大

分析 带电粒子在速度选择器中受电场力和洛伦兹力平衡,做匀速直线运动,进入偏转电场后做匀速圆周运动,根据半径公式得出半径与粒子比荷的关系.

解答 解:A、粒子经速度选择器时进入B0的粒子满足$\frac{q}{m}$,知道粒子电量后,便可求出m的质量,所以质谱仪可以用来分析同位素,故A错误;
B、根据带电粒子在磁场中的偏转方向,根据左手定则知,该粒子带正电,则在速度选择器中电场力水平向右,则洛伦兹力水平向左,根据左手定则知,磁场方向垂直纸面向外.故B错误.
C、粒子要使通过狭缝,必须保证Bqv=Eq,解得:v=$\frac{E}{B}$,故C错误;
D、因粒子速度相同,则根据Bqv=m$\frac{v^{2}}{r}$可得,$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{Br}$,由上式可知,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P半径越小,则说明粒子的比荷越大,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时,洛伦兹力充当向心力,从而可以明确比荷与半径间的关系.

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