Question

圖中所示為某種質譜儀的工作原理示意圖。此質譜儀由以下幾部分構成：粒子源N；P、Q間的加速電場；靜電分析器，即中心線半徑為R的四分之一圓形通道，通道內有均勻輻射電場，方向沿徑向指向圓心O，且與圓心O等距的各點電場強度大小相等；磁感應強度為B的有界勻強磁場，方向垂直紙面向外；膠片M。由粒子源發出的不同帶電粒子，經加速電場加速后進入靜電分析器，某些粒子能沿中心線通過靜電分析器并經小孔S垂直磁場邊界進入磁場，最終打到膠片上的某點。粒子從粒子源發出時的初速度不同，不計粒子所受重力。下列說法中正確的是

A．從小孔S進入磁場的粒子速度大小一定相等

B．從小孔S進入磁場的粒子動能一定相等

C．打到膠片上同一點的粒子速度大小一定相等

D．打到膠片上位置距離O點越遠的粒子，比荷越大

Answer 1

C

試題分析：粒子經加速電場加速后根據動能定理，在四分之一圓形通道內，有徑向的均勻輻射電場，粒子最終經小孔S垂直磁場邊界進入磁場，說明在圓形通道內做圓周運動，電場力提供向心力，從小孔S進入磁場的粒子，在圓形通道內經過的位置電場強度相同，圓周運動半徑相同。根據，雖然半徑相同，但是電荷量和質量關系不明確，所以速度大小不確定，動能大小不確定，選項AB錯。進入磁場后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，打到膠片上同一點的粒子半徑相同，根據，由于電場強度磁場強度和圓形通道內圓周運動半徑相同，所以半徑相同，選項C對。打到膠片上位置距離O點越遠的粒子在磁場中做圓周運動半徑越大即越大，說明速度越小，與比荷無關，選項D錯。