Question

18．质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图所示．它的工作原理是带电粒子（不计重力、不计初速度）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做网周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量．图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（　　）

• A． 此粒子带负电
• B． 下极板S₂比上极板S₁电势高
• C． 若只增大S₁S₂间距，则半径r变大
• D． 若只增大入射粒子的质量，则半径r变大

Answer 1

分析 根据动能定理求出粒子进入磁场的速度，根据牛顿第二定律求出轨道半径表达式，从而得知x与什么因素有关．

解答 解：根据动能定理得，qU=$\frac{1}{2}$mv²，由qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$得：r=$\frac{\sqrt{\frac{2mU}{q}}}{B}$．
A、粒子在磁场中做圆周运动，由图结合左手定则可知，该电荷带正电．故A错误．
B、粒子经过电场要加速，因正电粒子，所以下极板S₁比上极板S₂电势低．故B错误．
C、若只增大S₁S₂间距，两板间电势差不变，由上式各式，半径不变，故C错误；
D、若只增大入射粒子的质量，q不变，由上式可知，则半径也变大．故D正确．
故选：D．

点评 解决本题的关键明确带电粒子在电场和磁场中的运动规律，利用动能定理和牛顿第二定律求出P到S₁的距离，从而得出x与电荷的比荷的关系．