专题9.10 质谱仪 一．选择题 1.质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B1、B2，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则( ) A．速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子均带正电 B．三种粒子的速度大小均为 C．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P3点的粒子质量最大 D．如果三种粒子电荷量均为q，且P1、P3的间距为Δx，则打在P1、P3两点的粒子质量差为 【参考答案】AC 2. （2016高考全国理综乙）现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为 A.11 B.12 C.121 D.144 【参考答案】D 【命题意图】本题考查动能定理、洛伦兹力、牛顿运动定律、匀速圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生运用相关知识分析解决带电粒子在电场中加速、在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的能力。 【解题思路】设加速电压为U，入口到出口的距离为2r，原来磁场的磁感应强度为B，质子质量为m，某种一价正离子质量为M。质子在入口处从静止加速，由动能定理，eU=mv12，质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，ev1B=m；某种一价正离子在入口处从静止加速，由动能定理，eU=Mv22，某种一价正离子在磁感应强度为12B的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，ev2·12B=M；联立解得：M∶m=144∶1，选项D正确ABC错误。 3．（2016济南模拟）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，最终打到照相底片上。测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入口的距离之比为5︰4，则它们在磁场中运动的时间之比是 A．5︰4 B．4︰5 C．25︰16 D．16︰25 【参考答案】 C 【命题意图】本题考查了质谱仪、洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动、动能定理及其相关的知识点。 4. (2016·北京东城区模拟)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是( ) A.组成A束和B束的离子都带负电 B.组成A束和B束的离子质量一定不同 C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷 D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 【参考答案】C 5.(2016洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图。速度选择器中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足，速度关系满足，它们的重力均可忽略，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是 A．甲丁乙丙 B．乙甲丙丁 C．丙丁乙甲 D．丁甲丙乙 【参考答案】A 【名师解析】乙丙速度相等，通过速度选择器，进入磁场B2，由半径公式，质量大半径大，P3、P4对应的离子是乙丙；甲的速度小于丁的速度，在速度选择器中，甲的洛伦兹力小于乙的洛伦兹力 ... ...
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