Question

二十世紀初，卡文迪許實驗室（Cavendish Laboratory）的英國物理學家阿斯頓首次制成了聚焦性能較高的質譜儀，并用此來對許多元素的同位素及其豐度進行測量，從而肯定了同位素的普遍存在．現速度相同的一束粒子由左端射入質譜儀，其運動軌跡如圖所示，則下列相關說法中正確的是（ ）

A．該束粒子帶負電
B．速度選擇器的P₁極板帶正電
C．在B₂磁場中運動半徑越大的粒子，質量越大
D．在B₂磁場中運動半徑越大的粒子，比荷q/m越小

Answer 1

【答案】分析：由圖可知，粒子進入勻強磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運動，根據粒子向下偏轉，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力和洛倫茲力兩個作用，電場力不變，速度方向不變，可知洛倫茲力與電場力應平衡，由左手定則判斷出洛倫茲力方向，由平衡條件即可確定出P₁極板帶什么電．
粒子進入勻強磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得到半徑表達式，根據半徑公式分析半徑越大時，粒子的質量和比荷的大小．
解答：解：
A、由圖可知，帶電粒子進入勻強磁場B₂時向下偏轉，所以粒子所受的洛倫茲力方向向下，根據左手定則判斷得知該束粒子帶正電．故A錯誤．
B、在平行金屬板中受到電場力和洛倫茲力兩個作用而做勻速直線運動，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向向下，粒子帶正電，電場強度方向向下，所以速度選擇器的P₁極板帶正電．故B正確．
C、D粒子進入勻強磁場B₂中受到洛倫茲力而做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得
  qvB=m，得r=
可見，由于v是一定的，B不變，半徑r越大，則越小．故C錯誤，D正確．
故選BD
點評：本題關鍵要理解速度選擇器的原理：電場力與洛倫茲力，粒子的速度一定．粒子在磁場中偏轉時，由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律則可得到半徑．