Question

2．速度相同的一束粒子，由左端射入速度選擇器后，又進(jìn)入質(zhì)譜儀，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是（　�。�

• A． 該束帶電粒子帶負(fù)電
• B． 能通過狹縫S₀的帶電粒子的速率等于$\frac{E}{{B}_{2}}$
• C． 若保持B₂不變，粒子打在膠片上的位置越遠(yuǎn)離狹縫S₀，粒子的比荷$\frac{q}{m}$越小
• D． 若增大入射速度，粒子在磁場(chǎng)中軌跡半圓將變大

Answer 1

分析 由圖可知，粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)粒子向下偏轉(zhuǎn)，即可知粒子所受的洛倫茲力方向向下，由左手定則可判斷粒子的電性．
粒子速度選擇器中受到電場(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)作用，電場(chǎng)力不變，速度方向不變，可知洛倫茲力與電場(chǎng)力應(yīng)平衡，由平衡條件即可確定能通過狹縫S₀的帶電粒子的速率．
粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得到半徑表達(dá)式，根據(jù)半徑公式分析半徑越大時(shí)，粒子的比荷的大小．

解答 解：A、由圖可知，帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子所受的洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則判斷得知該束粒子帶正電．故A錯(cuò)誤．
B、在平行金屬板中受到電場(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，qE=qvB₁，所以：$v=\frac{E}{{B}_{1}}$，b粒子的速度等于a粒子的速度．故B錯(cuò)誤；
C、粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：
qvB₂=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，
得：r=$\frac{mv}{q{B}_{2}}$
可見，由于v是一定的，B₂不變，半徑r越大，則$\frac{q}{m}$越�。�故C正確；
D、粒子在平行金屬板中受到電場(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，qE=qvB₁，若增大入射速度，粒子受到的洛倫茲力大于電場(chǎng)力，則粒子在速度選擇器中將向上偏轉(zhuǎn)，不能通過狹縫S₀．故D錯(cuò)誤．
故選：C

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要理解速度選擇器的原理：電場(chǎng)力與洛倫茲力，粒子的速度一定．粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律則可得到半徑．