Question

如圖所示為質譜儀測定帶電粒子質量的裝置的示意圖．速度選擇器（也稱濾速器）中場強E的方向豎直向下，磁感應強度B₁的方向垂直紙面向里，分離器中磁感應強度B₂的方向垂直紙面向外．在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和B₁入射到速度選擇器中，若m_甲=m_乙＜m_丙=m_丁，V_甲＜V_乙=V_丙＜V_丁，在不計重力的情況下，則分別打在P₁、P₂、P₃、P₄四點的離子分別是（　　）

A．甲、乙、丙、丁

B．甲、丁、乙、丙

C．丁、乙、丙、甲

D．甲、丁、丙、乙

Answer 1

分析：粒子通過速度選擇器，只有滿足qvB=qE，即速度滿足v=

E

B

，才能通過速度選擇器．當粒子的速度大于

E

B

，洛倫茲力大于電場力，粒子向上偏轉，當粒子的速度小于

E

B

，洛倫茲力小于電場力，粒子向下偏轉．通過速度選擇器進入磁場的粒子，根據qvB=m

v2

R

，比較軌道半徑即可知打在哪一點．

解答：解：四種粒子，只有兩個粒子通過速度選擇器，只有速度滿足v=

E

B

，才能通過速度選擇器．所以通過速度選擇器進入磁場的粒子是乙和丙，根據qvB=m

v2

R

，R=

mv

qB

，乙的質量小于丙的質量，所以乙的半徑小于丙的半徑，則乙打在P₃點，丙打在P₄點．
甲的速度小于乙的速度，即小于

E

B

，洛倫茲力小于電場力，粒子向下偏轉，打在P₁點．丁的速度大于乙的速度，即大于

E

B

，洛倫茲力大于電場力，粒子向上偏轉，打在P₂點．故B正確，A、C、D錯誤．
故選B．

點評：解決本題的關鍵知道只有速度滿足v=

E

B

，粒子才能通過速度選擇器．以及知道根據qvB=m

v2

R

，比較出軌道半徑的大小．