2019年高考物理100考点千题精练专题9.10质谱仪
2021年高考物理100考点模拟题千题精练(选修3-1)-质谱仪计算题(能力篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第三部分磁场专题3.27 质谱仪计算题（能力篇）1. （2020天津和平区质检）质谱仪可用来对同位素进行分析，其主要由加速电场和边界为直线PQ的匀强偏转磁场组成，如图甲所示。
某次研究的粒子束是氕核和氘核组成的，粒子从静止开始经过电场加速后，从边界上的O点垂直于边界进入偏转磁场，氕核最终到达照相底片上的M点，测得O、M间的距离为d，粒子的重力忽略不计，求：（1）偏转磁场的方向（选答“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”）；（2）本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片的放置区域的长度L至少多大；（3）若偏转磁场的区域为圆形，且与PQ相切于O点，如图乙所示，其他条件不变，要保证氘核进入偏转磁场后不能打到PQ边界上（PQ足够长），求磁场区域的半径R应满足的条件。
【名师解析】(1)磁场方向垂直于纸面向外。
（2）由动能定理，qU=12mv2，qvB=m2vr，r=d/2，2rL=2r’-2r联立解得2-1)d（2）氘核恰好不能到达磁场边界，R=r’所以磁场区域边界应该满足的条件是R≤22d。
2.(10分) （2020新高考冲刺仿真模拟6）如图甲所示是某质谱仪的模型简化图，P为质子源，初速度不计的质子经电压加速后从O点垂直磁场边界射入，在边界OS的上方有足够大的垂直纸面的匀强磁场区域，B＝0.2 T ．a 、b 间放有一个宽度为L ab ＝0.1 cm 的粒子接收器S ，Oa 长度为L Oa ＝2 cm.质子的比荷qm ＝1.0×108C/kg ，质子经电场、磁场后正好打在接收器上．(1)磁场的方向是垂直纸面向里还是向外？(2)质子进入磁场的角度范围如图乙所示，向左向右最大偏角α＝8°，所有的质子要打在接收器上，求加速电压的范围(结果保留三位有效数字，取cos 8°＝0.99，1cos 8°＝1.01)．(3)将质子源P 换成气态的碳12与碳14原子单体，气体在P 点电离后均带一个单位正电荷(初速度不计)，碳12的比荷e m 12＝112×108 C/kg ，碳14的比荷e m 14＝114×108 C/kg ，保持磁感应强度不变，从O 点入射的角度范围α＝8°不变，加速电压可以在足够大的范围内改变，要使在任一电压下接收器上最多只能接收一种粒子，求Oa 的最小值(结果保留三位有效数字，取76＝1.08)． (4)第(3)问中的电离体经电压加速后，单位时间内从O 点进入的粒子数保持不变，其中碳12占80%、碳14占20%.通过控制加速电压，使碳14在磁场中做圆周运动的半径与时间的关系R 14＝0.9＋0.1t (cm)．请在图丙中描绘出接收器上的亮度随时间的变化的图象(每毫秒内接收到的粒子越多越亮，1表示在这一过程中最亮的亮度)．【名师解析】 (1)垂直纸面向外(2)qU ＝12mv 2qvB ＝mv 2RL Oa 2cos α≤R ≤L Ob2 204 V≤U ≤221 V(3)R 14R 12＝76当2R 12＝L Oa 时 2R 14cos 8°－2R 12>L ab L Oa >1.45 cm (4)3.如图所示为一种质谱仪的示意图.一重力不计的离子质量为m ,电量为q ,经过加速电场加速后,进入电场强度为E ,匀强磁场磁感应强度为B 1的速度选择器中,刚好沿直线通过速度选择器,通过狭缝O 沿垂直磁场的方向进入偏转磁场.(1)为了使离子从静止开始经加速电场后沿直线穿过速度选择器,加速电压U 应多大?(2)离子进入匀强磁场区域B 2后,要使离子打在乳胶底片上的位置距离射入点O 的距离为d ,B 2应为多大? (3)离子在匀强磁场区域B 2中运动的时间多长?【名师解析】.(1)离子沿直线穿过速度选择器,则qE=qvB 1,解得:v=,对离子在加速电场中的加速过程应用动能定理得:qU=mv 2,解得:U=(2)由几何关系可得:R=。
高考物理100考点千题精练专题9.10质谱仪
专题9.10 质谱仪一．选择题1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（）A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小【参考答案】ABD2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。
质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为A．0.020 B．0.022C．0.024 D．0.026【参考答案】C3.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EB 2C ．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P 3点的粒子质量最大D ．如果三种粒子电荷量均为q ，且P 1、P 3的间距为Δx ，则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为qB 1B 2ΔxE【参考答案】AC4.（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。
高考物理质谱仪和磁流体发电机压轴题培优题及答案
高考物理质谱仪和磁流体发电机压轴题培优题及答案一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S 产生的各种不同正离子束（速度可看成为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处1S 的距离为x ．（1）设离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小．（2）氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片的位置距入口处1S 的距离之比H D T ::x x x 为多少？ 【答案】（122mUB q2）23【解析】 【详解】（1）离子在电场中被加速时，由动能定理212qU mv =进入磁场时洛伦兹力提供向心力，2mv qvB r=，又2x r =，由以上三式得22mUx B q=（2）氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）结果知，::23H D T H D T x x x m m m ==2．如图所示，两平行金属板P 、Q 水平放置，板间存在电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 1的匀强磁场．一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动．粒子通过两平行板后从O 点进入另一磁感应强度为B 2的匀强磁场中，在洛仑兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN 上的A 点．测得O 、A 两点间的距离为L ．不计粒子重力．（1）试判断P、Q间的磁场方向；（2）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；（3）求粒子的电荷量与质量之比qm．【答案】（1）磁场方向垂直纸面向里．（2）1EvB=（3）122q Em B B L=【解析】（1）粒子做匀速运动，电场力和洛伦兹力平衡（如图所示）．根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里．（2）电场力和洛伦兹力平衡，qE=qvB1，解得v＝1EB．（3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB2＝m2vr，又L=2r，解得122q Em LB B＝．点睛：本题考查了带电粒子在复合场中的运动，解决本题的关键知道粒子在两金属板间受电场力和洛伦兹力平衡，以及知道在匀强磁场中靠洛伦兹力提供向心力，掌握轨道半径公式．3．带电量为q的粒子（不计重力），匀速直线通过速度选择器（电场强度为E，磁感应强度为B1），又通过宽度为L，磁感应强度为B2的匀强磁场，粒子离开磁场时速度的方向跟入射方向间的偏角为θ，如图所示，求粒子的质量m．【答案】12sin qB B Lm E θ=．【解析】 【详解】在速度选择器中，依力的平衡：qE =qvB 1，在磁场B 2中，依几何关系：L =R sin θ ， 依牛顿第二定律：22mv qvB R = ，联立得：12sin qB B L m E θ=．4．目前世界上正在研究一种新型发电机——磁流体发电机，它电的原理图如图所示，设想在相距d 的两平行金属板间加磁感应强度为B 的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连，将气体加热电离后，由于正、负离子一样多，且带电荷量均为q ，因而称为等离子体，将其以速度v 喷入甲，乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压.这就是磁流体发电机的原理，它可以直接把内能转化为电能.试问： （1）图中哪个极板是发电机的正极? （2）发电机的电动势为多大?（3）设喷入两极板间的离子流每立方米中有n 个负电荷， 离子流的横截面积为S ，则发电机的最大功率为多大?【答案】（1）甲板 （2）Bdv （3）22ndqSBv【解析】 【详解】(1)等离子体从左侧射入磁场,正离子受到向上的洛伦兹力的作用而偏向甲板,使甲板上积累正电荷，乙板上积累相应的负电荷,甲、乙两板成为电源的正、负两极，甲板是发电机的正极；(2)当开关断开时，甲、乙两极间的电压即为电源的电动势,稳定时，甲、乙两板积累的电荷不再增加，此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡，则有qUqvB d= 得电源的电动势为U Bdv =(3)理想状态下,喷入两极板间的离子流全部流向两极板,这时电源达到最大功率,此时,电路中的最大电流为m ax Nq I t=式中N 为在t 时间内喷入两极板间的正、负离子数的总和，即2N nSvt =所以发电机的最大功率为2max m 2ax P UI ndqSBv ==5．磁流体发电的工作原理示意如图．图中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为l a b 、、，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻R 相连．整个发电导管处于匀强磁场中，磁感应强度为B ，方向如图垂直前后侧面．发电导管内有电阻率为ρ的高温高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出．由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势．已知气体在磁场中的流速为v ，求：（1）磁流体发电机的电动势E 的大小；（2）磁流体发电机对外供电时克服安培力做功的功率P 安多大； （3）磁流体发电机对外供电时的输出效率η.【答案】（1）Bav （2）222B a v a R blρ+（3）100%R a R bl ρ⨯+ 【解析】 【详解】解：(1)磁流体发电机的电动势：E Bav = (2)回路中的电流：EI R r=+ 发电机内阻：ar blρ=受到的安培力：F BIa = 克服安培力做功的功率：P 安v F =克服安培力做功的功率：P 安222B a va R blρ=+(3)磁流体发电机对外供电时的输出效率：UI EIη= 外电压：U IR = 磁流体发电机对外供电时的输出效率：100%RaR blηρ=⨯+6．太空中存在大量高能粒子流，可认为是由电量相同的正、负离子组成的等离子体，这些高能粒子可作为太空飞船的能量来源之一。
新高考物理 100考点千题精练 专题9-10 质谱仪
新高考物理 100考点千题精练专题9-10 质谱仪一．选择题1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（）A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小【参考答案】ABD2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。
质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为A．0.020 B．0.022C．0.024 D．0.026【参考答案】C3.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EB2C．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qB1B2ΔxE【参考答案】AC4.（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。
高三物理几种常见质谱仪类型考题的解析
咐呼州鸣咏市呢岸学校几种常见质谱仪类型考题的解析自从19阿斯顿创造了第一台质谱仪以来，到现在开展成形形色色的质谱仪，广泛用于科技生活和医疗卫生领域。
高考结束，的高考物理试题，有和地都以大题的形式考了飞行时间质谱仪，表达了课程的精神，突显高考与科技的联系。
下面就质谱仪常见题作归类解析。
质谱仪的工作原理，通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。
带电粒子在电场中受到库仑力，在磁场中受到洛仑兹力。
由于力的作用，微观粒子会具有加速度，以及与加速度对的运动轨迹。
微观粒子质量不同时，加速度以及运动轨迹就会不同。
通过对微观粒子运动情况的研究，可以测微观粒子的质量。
一、单聚焦质谱仪仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪，单聚焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因此，也称为磁扇形分析器。
1．丹普斯特质谱仪如下列图，原理是利用电场加速221mvqU=，磁场偏转rmvqvB2=，测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。
例1 质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具，现有一质谱仪，粒子源产生出质量为m电量为的速度可忽略不计的正离子，出来的离子经电场加速，从点沿直径方向进入磁感强度为B半径为R的匀强磁场区域，调节加速电压U使离子出磁场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上，测出点与磁场中心点的连线物夹角为θ，如下图。
求证：粒子的比荷2222tan2RBUmqθ=。
证明：如下图，离子从粒子源出来后在加速电场中运动由221mvqU=得mUqv2=离子以此速度垂直进入磁场运动,由洛仑兹力提供向心力得rmvqvB2=,所以2tanθRr=所以有2222tan2RBUmqθ=。
2．班布瑞基质谱仪在丹普斯特质谱仪上加一个速度选择器，利用两条准直缝，使带电粒子平行进入速度选择器，只有满足qEqvB=即BEv=的粒子才能通过速度选择器，由qBmvR=可求质量。
例2 如图是一个质谱仪原理图，加速电场的电压为U，速度选择器中的电场为E，磁场为B1，偏转磁场为B2，一电荷量为q的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器，刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动，测得直径为d，求粒子的质量。
高考物理质谱仪和磁流体发电机习题知识点及练习题附答案
高考物理质谱仪和磁流体发电机习题知识点及练习题附答案一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．带电粒子的电荷量与质量之比（qm）叫做比荷。
比荷的测定对研究带电粒子的组成和结构具有重大意义。
利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷。
如图所示为一种质谱仪的原理示意图。
某带电粒子从容器A 下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自O 点沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P 点。
忽略重力的影响。
当加速电场的电势差为U ，匀强磁场的磁感应强度为B 时，O 点与P 点间的距离为L 。
（1）请你说该带电粒子带正电还是带负电。
（2）求该带电粒子的比荷。
【答案】(1)正电 (2) 228q U m B L= 【解析】 【详解】（1）根据粒子在磁场中的运动轨迹，结合左手定则可知粒子带正电。
（2）带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理212qU mv =带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力2v qvB m R=由题知12R L =解得带电粒子的比荷228q U m B L=2．质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图。
设粒子质量为m 、电荷量为q ，从S 1无初速度进入电场，加速电场电压为U ，之后垂直磁场边界进入匀强磁场，磁感应强度为B 。
不计粒子重力。
求：（1）粒子进入磁场时的速度是多大？ （2）打在底片上的位置到S 3的距离多大？ （3）粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？【答案】（12qUm（222mU B q （3）m qB π【解析】 【详解】（1）粒子在加速电场中运动，有：212qU mv = 得粒子进入磁场时的速率为：2qUv m=（2）设粒子在磁场中运动的轨道半径为r ，有：2v qvB m r＝ 打在底片上的位置到S 3的距离：d=2r得：22mUd B q=（3）粒子在磁场中运动的周期为：22r mT v qBππ== 所求时间为： 2T mt qBπ==3．质谱仪是利用电场和磁场分析带电粒子性质的仪器，某同学设计的一种质谱仪结构如图所示。
高三物理二轮复习常考模型微专题复习-质谱仪专题(含解析)
质谱仪专题一、单选题1.如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子以不同初速度(不计重力)被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是()A. 进入B0磁场的粒子，在该磁场中运动时间均相等B. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于BED. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里2.如图所示，一束含有11H、12H的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，其中沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点，不计粒子间的相互作用。
则A. 打在P1点的粒子是12HB. O2P2的长度是O2P1长度的2倍C. 11H粒子与12H粒子在偏转磁场中运动的时间之比为2:1D. 11H粒子与12H粒子在偏转磁场中运动的时间之比为1:13.质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要工具。
图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场。
现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF=√3R。
则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)A. B. 4UR2B2C. D. 2UR2B24.带电量相同、质量不同的粒子从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零．加速后的粒子经过S3沿着磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，如图所示．运动过程中粒子之间的相互作用忽略不计，下列说法正确的是A. 这些粒子经过S3时的动能相同B. 这些粒子经过S3时的速率相同C. 这些粒子在磁场中运动的轨迹圆半径与质量成正比D. 这些粒子在磁场中运动的时间与质量成反比5.图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。
高三物理二轮复习常考模型微专题复习-质谱仪专题(含解析)
质谱仪专题一、单选题1.如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子以不同初速度(不计重力)被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是()A. 进入B0磁场的粒子，在该磁场中运动时间均相等B. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于BED. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里2.如图所示，一束含有11H、12H的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，其中沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点，不计粒子间的相互作用。
则A. 打在P1点的粒子是12HB. O2P2的长度是O2P1长度的2倍C. 11H粒子与12H粒子在偏转磁场中运动的时间之比为2:1D. 11H粒子与12H粒子在偏转磁场中运动的时间之比为1:13.质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要工具。
图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场。
现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF=√3R。
则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)A. B. 4UR2B2C. D. 2UR2B24.带电量相同、质量不同的粒子从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零．加速后的粒子经过S3沿着磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，如图所示．运动过程中粒子之间的相互作用忽略不计，下列说法正确的是A. 这些粒子经过S3时的动能相同B. 这些粒子经过S3时的速率相同C. 这些粒子在磁场中运动的轨迹圆半径与质量成正比D. 这些粒子在磁场中运动的时间与质量成反比5.图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。
高考物理 100考点千题精练 专题9.10 质谱仪
专题9.10 质谱仪一．选择题1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（）A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小【参考答案】ABD2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。
质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为A ．0.020B ．0.022C ．0.024D ．0.026 【参考答案】C3.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P 1、P 2、P 3三点，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B 1、B 2，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EB 2C ．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P 3点的粒子质量最大D ．如果三种粒子电荷量均为q ，且P 1、P 3的间距为Δx ，则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为qB 1B 2ΔxE【参考答案】AC4.（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。
高考物理质谱仪和磁流体发电机易错题知识归纳总结及答案
高考物理质谱仪和磁流体发电机易错题知识归纳总结及答案一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。
容器A 中有电荷量均为+q 、质量不同的两种粒子，它们从小孔S 1不断飘入电压为U 的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔S 2（S 1与S 2连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片D 上，形成a 、b 两条“质谱线”。
已知打在a 处粒子的质量为m 。
不计粒子重力及粒子间的相互作用。
（1）求打在a 处的粒子刚进入磁场时的速率v ； （2）求S 2距a 处的距离x a ；（3）若S 2距b 处的距离为x b ，且x b=2a x ，求打在b 处粒子的质量m b （用m 表示）。
【答案】(1)2qUv m=22a mU x B q =m b =2m【解析】 【详解】（1）粒子经过电压为U 的电场，由动能定理有2102qU m =-v ①可得2qUv m=（2）粒子通过孔S 2进入匀强磁场B 做匀速圆周运动，有2a v qvB m r = ②2a a x r = ③联立①②③式可得22a mUx B q=④（3）同（2）可得22b b m Ux B q=⑤联立④⑤式并代入已知条件可得m b=2m2．如图所示，相距为D、板间电压为U的平行金属板M、N间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在pOy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场；pOx区域为无场区．一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射入两板间并做匀速直线运动，从H （0，A）点垂直y轴进入第Ⅰ象限，经Op上某点离开磁场，最后垂直x轴离开第Ⅰ象限．求：（1）离子在金属板M、N间的运动速度；（2）离子的比荷qm；（3）离子在第Ⅰ象限的磁场区域和无场区域内运动的时间之比．【答案】（1）UvB d=（2）2q Um B Bad=（3）122ttπ=【解析】【分析】【详解】（1）设带电粒子的质量为m、电量为q，在平行金属板间的运动速度为v，平行金属板间的场强为E0依题意，有qvB0=qE0① 又M，N间为匀强电场，有0UEd=②联立①②解得UvB d=③（2）带电粒子进入POy区域，做匀速圆周运动，设轨道半径为r，有2vqvB mr=④依题意带电粒子进入第I象限转过1/4圈后从OP上离开磁场，如图，由几何关系得A-r=rtAn45° ⑤联立③④⑤得：2q Um B Bad=⑥（3）匀速圆周运动的周期2rT v π=⑦ 带电粒子在磁场中的运动时间14T t =⑧ 离子从C 出来后做匀速直线运动，设经过x 轴上的D 点，如图，由几何关系有CD=A-r ⑨ 从C 到D 的时间为2CDt v =⑩ 联立③⑤⑦⑧⑨⑩得122t t π=3．利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用．如图所示的矩形区域ACDG （AC 边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A 处有一狭缝．离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA 边且垂直于磁场的方向射入磁场，一段时间后运动到GA 边，被相应的收集器收集．整个装置内部为真空．已知被加速的两种正离子的质量分别是m 1和m 2（m 1＞m 2），电荷量均为q ．加速电场的电势差为U ，离子进入电场时的初速度可以忽略．不计重力，也不考虑离子间的相互作用．（1）若忽略狭缝的宽度，当磁感应强度的大小为 B 时，求两种离子在 GA 边落点的间距 x ；（2）若狭缝宽度不能忽略，狭缝过宽可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离．设磁感应强度大小可调，GA 边长为定值 L ，狭缝宽度为 d ，狭缝右边缘在 A 处．离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场．为保证上述两种离子能落在 GA 边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度．【答案】（11228Um m qB （212122m m m m --【解析】 【分析】(1)离子在匀强磁场中将做匀速圆周运动，此时向心力提供洛伦兹力，由带电离子在磁场中运动的半径公式可分别求出质量为m 1、m 2的粒子的轨迹半径，两个轨迹的直径之差就是离子在GA 边落点的间距。
高考物理质谱仪和磁流体发电机易错题专项复习附答案解析
高考物理质谱仪和磁流体发电机易错题专项复习附答案解析一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．带电粒子的电荷量与质量之比（qm）叫做比荷。
比荷的测定对研究带电粒子的组成和结构具有重大意义。
利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷。
如图所示为一种质谱仪的原理示意图。
某带电粒子从容器A 下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自O 点沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P 点。
忽略重力的影响。
当加速电场的电势差为U ，匀强磁场的磁感应强度为B 时，O 点与P 点间的距离为L 。
（1）请你说该带电粒子带正电还是带负电。
（2）求该带电粒子的比荷。
【答案】(1)正电 (2) 228q U m B L= 【解析】 【详解】（1）根据粒子在磁场中的运动轨迹，结合左手定则可知粒子带正电。
（2）带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理212qU mv =带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力2v qvB m R=由题知12R L =解得带电粒子的比荷228q U m B L=2．如图所示为质谱仪的示意图，在容器A 中存在若干种电荷量相同而质量不同的带电粒子，它们可从容器A 下方的小孔S 1飘入电势差为U 的加速电场，它们的初速度几乎为0，然后经过S 3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打到照相底片D 上。
若这些粒子中有两种电荷量均为q 、质量分别为m 1和m 2的粒子（m 1＜m 2）。
（1）分别求出两种粒子进入磁场时的速度v 1、v 2的大小； （2）求这两种粒子在磁场中运动的轨道半径之比； （3）求两种粒子打到照相底片上的位置间的距离。
【答案】（112qU m 22qU m 212m m 3）2qB 22qm U 12qmU 【解析】 【分析】（1）带电粒子在电场中被加速，应用动能定理可以求出粒子的速度。
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出粒子的轨道半径，然后求出半径之比。
高中物理质谱仪和磁流体发电机易错题知识点及练习题及答案解析
高中物理质谱仪和磁流体发电机易错题知识点及练习题及答案解析一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．如图所示为质谱仪的构造原理图，它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。
现让待测的不同带电粒子经加速电场后进入速度选择器，速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场（图中未画出），磁感应强度为B ，电场强度为E 。
金属板靠近平板S ，在平板S 上有可让粒子通过的狭缝P ，带电粒子经过速度选择器后，立即从P 点沿垂直平板S 且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为B 0、并以平板S 为边界的有界匀强磁场中，在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且与平板S 重合。
根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷（电荷量与质量之比）情况进行分析。
在下面的讨论中，磁感应强度为B 0的匀强磁场区域足够大，空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。
（1）带电粒子通过狭缝P 时的速度大小v ；（2）不同的带电粒子经加速电场加速后可获得不同的速率，这些粒子进入速度选择器后，要想使通过狭缝P 的带电粒子速度大一些，应怎样调整速度选择器的电场强度E 和磁感应强度B 的大小；（3）若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子（1H 和2H ），它们分别打在照相底片上相距为d 1的两点；若用这个质谱仪相同条件下再分别观测碳的两种同位素离子（12C 和14C ），它们分别打在照相底片上相距为d 2的两点。
请通过计算说明，d 1与d 2的大小关系；（4）若氢的两种同位素离子（所带电荷量为e ）的质量分别为m 1和m 2，且已知m 1>m 2，它们同时从加速电场射出。
试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片，并求出它们到达照相底片上的时间差Δt 。
【答案】（1）v=E/B （2）减小B 或增大E （3）d 1大于d 2（4）m 2先到达，Δt =120π()m m eB -【解析】 【详解】（1）粒子通过狭缝时满足：evB =Ee即E v B=（2）根据Ev B=可知，要想提高通过狭缝P 的粒子的速度，可增大E 或者减小B ； （3）设1H 和2H 的质量分别为m 和2m ，带电量均为q ；12C 和14C 的质量分别为12m 和14m ，带电量均为12q ；粒子进入磁场时的速度是相同的，根据mvr qB=，则 21100022()H H m v m v mvd qB qB qB =-= 141220002()12123C C m v m v mvd qB qB qB =-=即d 1大于d 2（4）两种粒子在射出速度选择器时的速度是相同的，则在速度选择器中的时间相同，根据2mT qBπ=可得两种粒子在磁场中的周期分别为 1102m T eB π=2202m T eB π=两种离子在磁场中均运动半个周期，因m 1>m 2，可知T 1>T 2，则11221122t T t T =>= ，则m 2先到达；时间差为：1212120π()1()2m m t t t T T eB -∆=-=-=2．如图所示为一种质谱仪的构造原理图，它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。
2020-2021【名校提分专用】年高考物理 100考点千题精练 专题9.10 质谱仪
专题9.10 质谱仪一．选择题1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（）A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小【参考答案】ABD2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。
质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为A ．0.020B ．0.022C ．0.024D ．0.026【参考答案】C3.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P 1、P 2、P 3三点，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B 1、B 2，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E B 2C ．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P 3点的粒子质量最大D ．如果三种粒子电荷量均为q ，且P 1、P 3的间距为Δx ，则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为qB 1B 2Δx E【参考答案】AC4.（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。
【高考物理质谱仪计算题-综合提升】名师解析版
【高考物理质谱仪计算题-综合提升】1.具有相同的质子数和不同的中子数的原子（核）称为同位素。
测量同位素质量和相对含量的仪器叫质谱仪。
它的种类很多，其中一种的构造原理如图所示。
粒子源P产生的带电粒子经过窄缝之间的电场加速后射入滤速器，滤速器中的匀强电场场强E和匀强磁场的磁感应强度B和速度方向三者互相垂直。
通过滤速器的粒子接着垂直进入磁感应强度为的匀强磁场中，沿着半圆周运动后到达照相底片上形成谱线。
①某种元素同位素的电荷量为q,若测出谱线A到入口的距离为x。
试用、B、E、q、x表示该粒子质量m。
②分析①中结论，说明为什么一种元素的不同同位素会在质谱仪底片上形成若干条谱线，并且从谱线的黑度可以确定不同同位素的相对含量。
【答案解析】解析：①∵p、在一条直线上∴从p射出并在间加速后的带电粒子，在经过E、B空间后，并不都能从进入，只有满足带电粒子在滤速器中做匀速直线运动，电场力等于洛仑兹力的那些粒才能进。
（1）Bqv=Eq∴（2）带电离子进入磁场中做圆周运动时，洛仑兹力提供向心力：（3）由几何关系知：x=2R （4）由（1）、（2）、（3）式解得：（5）②由①的结果可知：实验中E、B、均固定不变。
同位素原子核带电量q相同，但质量m不同，故x也不同。
所以会在底片上形成若干条谱线，且谱线黑度越大，说明到达该谱线处的粒子越多。
所以谱线的黑度能确定同位素中各种不同质量的原子核的含量。
2.飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。
如图所示，在真空状态下，脉冲阀P 喷出微量气体，经激光照射产生不同价位的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器。
已知元电荷电量为e，a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。
不计离子重力及进入a板时的初速度。
（1）当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器。
请导出离子的全部飞行时间与比荷K（K=ne/m）的关系式。
高考物理100考点最新模拟题千题精练专题3.18质谱仪(提高篇)(电磁部分)
专题3.18 质谱仪（提高篇）一．选择题1.(2019·云南省大姚一中第五次模拟) (多选)如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一质量为m 、电荷量为q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点．不计粒子重力．下列说法正确的是( )A ．极板M 比极板N 的电势高B ．加速电场的电压U ＝ERC ．直径PQ ＝2B qmERD ．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷 【参考答案】 AD【名师解析】 粒子在静电分析器内沿电场线方向偏转，说明粒子带正电荷，极板M 比极板N 的电势高，选项A 正确；由Uq ＝12mv 2和Eq ＝mv 2R 可得U ＝ER 2，选项B 错误；在磁场中，由牛顿第二定律得qvB ＝m v2r，即r ＝mv qB ，直径PQ ＝2r ＝2mvBq＝2ERmB 2q，可见只有比荷相同的粒子才能打在胶片上的同一点，选项C 错误，D 正确．2. (2016·全国卷Ⅰ·15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图3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 ．11B ．12C ．121D ．144 【参考答案】 D【名师解析】 由qU ＝12mv 2得带电粒子进入磁场的速度为v ＝2qUm，结合带电粒子在磁场中运动的轨迹半径R ＝mv Bq，联立得到R ＝1B2mUq，由题意可知，该离子与质子在磁场中具有相同的轨道半径和电荷量，故离子和质子的质量之比m 离子m 质子＝144，故选D. 3．如图是质谱仪的工作原理示意图。
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专题9.10 质谱仪一．选择题1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（）A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小【参考答案】ABD2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。
质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为A ．0.020B ．0.022C ．0.024D ．0.026【参考答案】C3.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P 1、P 2、P 3三点，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B 1、B 2，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E B 2C ．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P 3点的粒子质量最大D ．如果三种粒子电荷量均为q ，且P 1、P 3的间距为Δx ，则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为qB 1B 2Δx E【参考答案】AC4.（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.11B.12C.121D.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。
【解题关键】解答此题的关键点主要有二：一是利用动能定理列出带电粒子的加速运动方程，利用洛伦兹力等于向心力列出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的方程；二是根据题述条件找出质子和某种一价正离子的电荷量、质量、轨迹半径、磁场的磁感应强度关系。
5．（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︰5C．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。
6. (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【名师解析】由左手定则知，A 、B 离子均带正电，A 错误；两束离子经过同一速度选择器后的速度相同，在偏转磁场中，由R ＝mv qB 可知，半径大的离子对应的比荷小，但离子的质量不一定相同，故选项B 错误，C 正确；速度选择器中的磁场方向应垂直纸面向里，D 错误。
7.(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B 1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B 2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B 1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足丁丙乙甲m m m m =<=，速度关系满足丁丙乙甲v v v v <=<，它们的重力均可忽略，则打在P 1、P 2、P 3、P 4四点的离子分别是A ．甲丁乙丙B ．乙甲丙丁C ．丙丁乙甲D ．丁甲丙乙【参考答案】A8.如图所示，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(电场强度为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A 1A 2上，下列表述正确的是( )A.粒子带负电B.所有打在A 1A 2上的粒子，在磁感应强度为B ′的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E BD.粒子打在A 1A 2的位置越靠近P ，粒子的比荷q m越大 【参考答案】CD9．如图是质谱仪的工作原理示意图。
带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。
速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片平板S 下方有强度为的匀强磁场。
下列表述不正确的是A. 质谱仪是分析同位素的重要工具B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C. 能通过的狭缝P 的带电粒子的速率等于D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小【参考答案】D 【名师解析】进入的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m 的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A 正确；假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B 正确；由，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C 正确；由，知R 越小，荷质比越大，故D 错误；此题选错误答案，故选D点睛：质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段。
带电粒子经加速后进入速度选择器，速度为粒子可通过选择器，然后进入，打在S板的不同位置。
10．某种质谱仪的原理如图所示。
高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间，板间有方向如图，大小为E的匀强电场，还有垂直于纸面，磁感应强度为B1的匀强磁场(图中未画出)。
符合条件的原子核能从C点沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区，磁感应强度大小为B2，方向垂直于纸面向外。
接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上，其位置由OP与OD的夹角θ描述。
不考虑原子核所受重力对运动的影响，下列说法正确的是( )A. B1方向垂直于纸面向外B. 能从C点进入圆形磁场的原子核的速度为C. 若某原子核的原子序数为Z，实验中接收器在θ所对应位置能接收原子核，则该原子核的质量m为D. 现用此仪器分析氢的同位素，若在θ=120°的位置能接收到氕核，那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核【参考答案】BCDD项：由C分析可知：，由于氕核的比荷为1，氚核的比荷为，所以氕核偏转角一半的正切为氚核偏转角一半的正切的3倍，由数学知识可知，若在θ=120°的位置能接收到氕核，那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核，故D正确。
点晴：解决本题关键理解粒子能通过速度选器的条件：电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反即。
11．如图，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和匀强电场电场强度为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，最终打在上，下列表述正确的是A. 粒子带负电B. 所有打在上的粒子，在磁感应强度为的磁场中的运动时间都相同C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D. 粒子打在上的位置越靠近P，粒子的比荷越大【参考答案】CD二．计算题1. (10分）（2018浙江名校协作体联考）如图所示，O’PQ 是关于y 轴对称的四分之一圆，在PQMN 区域有均匀辐向电场，PQ 与MN 间的电压为U 。
PQ 上均匀分布带正电的粒子，可均匀持续地以初速度为零发射出来，任一位置上的粒子经电场加速后都会从O’进入半径为R 、中心位于坐标原点O 的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直xoy 平面向外，大小为B , 其中沿+y 轴方向射入的粒子经磁场偏转后恰能沿+x 轴方向射出。
在磁场区域右侧有一对平行于x 轴且到x 轴距离都为R 的金属平行板A 和K , 金属板长均为4R , 其中K 板接地，A 与K 两板间加有电压U AK >0, 忽略极板电场的边缘效应。
己知金属平行板左端连线与磁场圆相切，O ’在y 轴（0, -R ）上。
（不考虑粒子之间的相互作用力）（1）求带电粒子的比荷q/m ；（2）求带电粒子进入右侧电场时的纵坐标范围；（3）若电压U AK =43U ，求到达K 板的粒子数与进入平行板总粒子数的比值。
【命题意图】本题考查动能定理、洛伦兹力、牛顿运动定律、类平抛运动规律及其相关的物理知识，意在考查综合运用相关知识分析解决带电粒子在电场中、磁场中运动问题的能力。
【解题思路】（1）由动能定理，qU=12mv 2， 由已知条件，可知偏转半径r=R ，粒子在磁场中运动，洛伦兹力等于向心力，qvB=m 2v r， 联立解得：q/m=222U B R （2）因为r=R ，所有粒子经磁场偏转后都平行于x 轴射出沿ON 方向射入时，对应的圆心角为135°，离开磁场时a 点的纵坐标为y a =2R ；沿PM 方向射入时，对应的圆心角为45°，离开磁场时b 点的纵坐标为y b R ；所以进入电场时的坐标范围为-2~2R2. 一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为＋q 、质量不同的离子飘入电压为U 0的加速电场，其初速度几乎为零。
这些离子经加速后通过狭缝O 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场，最后打在底片上。
已知放置底片的区域MN ＝L ，且OM ＝L 。