Question

质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B₁和E．粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B₂的匀强磁场，最后打在照相底片上．下列关于质谱仪的说法正确的是（ ）

A．速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
B．因为速度选择器本身并不选择电性，所以不能确定图示中的带电粒子的正负
C．质谱仪是分析同位素的重要工具，粒子打在底片上距离狭缝越近，它的比荷越小
D．若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则该粒子的比荷为

Answer

A、带电粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力与电场力方向相反，由左手定则判断出洛伦兹力方向，然后判断电场方向；
B、根据带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，由左手定则可以判断出粒子所带电荷的正负；
C、粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子运动轨道半径，然后答题；
D、由牛顿第二定律可以求出粒子的比荷．
【解析】
A、由左手定则可知，正电荷所受洛伦兹力向左，则它受到的电场力向右，则电场方向向右，故A错误；
B、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据带电粒子在磁场中偏转方向，判断粒子所受洛伦兹力方向，由左手定则可以判断出粒子的电性，故B错误；
C、通过速度选择器的带电粒子所受电场力与磁场力相等，qE=qvB1，v=，在磁场中，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：qvB2=m，则=，由此可知，粒子打在底片上距离狭缝的距离2R越小，它的比荷越大，故C错误；
D、若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则粒子的轨道半径R=，则该粒子的比荷为==，故D正确；
故选D．