Question

5．如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度分別為B和E．平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述錯(cuò)誤的是（　　）

• A． 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
• B． 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
• C． 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小
• D． 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{B}$

Answer 1

分析 帶電粒子在速度選擇器中受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)半徑公式得出半徑與粒子比荷的關(guān)系．

解答 解：A、假設(shè)粒子帶正電，則受電場(chǎng)力向左，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；
B、進(jìn)入B₀的粒子滿足$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}R}$，知道粒子電量后，便可求出m的質(zhì)量，所以質(zhì)譜儀可以用來分析同位素，故B正確；
C、由$\frac{q}{m}$=$\frac{v}{{B}_{0}R}$，知R越小，荷質(zhì)比越大；粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小荷質(zhì)比越大；故C錯(cuò)誤；
D、由qE=qvB，得v=$\frac{E}{B}$，此時(shí)離子受力平衡，可沿直線穿過選擇器，故D正確；
本題選擇錯(cuò)誤的，故選：AC．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道粒子在速度選擇器和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式．