Question

质谱仪是测量带电粒子比荷以及分析同位素的重要工具。下图为质谱仪的原理示意图，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（磁感应强度为B）和匀强电场（场强为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场（磁感应强度为B'），最终打在感光板A₁A₂上，下列说法正确的是(   )

A.粒子带负电

B.速度选择器中匀强磁场的方向垂直纸面向外

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于EB

D.粒子打在感光板A₁A₂上的位置越靠近P，粒子的比荷越大

Answer

BD

【解析】

粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，根据带电粒子在磁场中的偏转方向判断电荷的电性；根据平衡求出粒子经过速度选择器的速度；通过带电粒子在磁场中的偏转，根据半径的大小判断粒子比荷的大小。

A. 带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则可知该粒子带正电，故A错误；

B. 粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，而粒子的电场力水平向右，那么洛伦兹力水平向左，又粒子带正电，则磁场垂直纸面向外，故B正确；

C. 能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中所受的电场力和洛伦兹力平衡，即

解得

故C错误；

D. 所有通过狭缝P的带电粒子具有相同的速度，然后在磁场B′中做匀速圆周运动，最终打在A1A2上，由

可知

因此粒子打在感光板A1A2上的位置越靠近P，表明其半径R越小，则粒子的比荷越大，故D正确。

故选BD。