Question

10．图示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． 质谱仪不能用来分析同位素
• B． 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内
• C． 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于$\frac{E}{B}$
• D． 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

Answer 1

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、在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有：qE=qvB，解得：v=$\frac{E}{B}$．
进入偏转电场后，有：qvB₀=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：r=$\frac{mv}{q{B}_{0}}$=$\frac{mE}{q{B}_{0}B}$，知越靠近狭缝P，r越小，比荷越大．
同位素具有相等的核电荷数和不同的质量数，比荷不同，由以上的分析可知，质谱仪能用来分析同位素．故A错误，C正确，D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；
故选：C．

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．