【磁场】洛伦兹力的应用7-质谱仪

【磁场】洛伦兹力的应用7‐质谱仪

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知识讲解部分（A类） 巩固练习评讲（B类）

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巩固练习（对应网课视频B类）

B1、如图所示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．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．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

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

B2、如图所示，一束正离子从P处垂直射入匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域，结果发现有些离子保持原来的运动方向未发生偏转。这些离子从磁场边界OOˊ的Q 处垂直射入另一匀强磁场中，又分裂为a、b、c三束，分别运动到磁场边界OOˊ。关于a、b、c离子束，下列判断正确的是（ ）

A．a离子束的速度最大 B．a、b、c离子束的带电量相等 C．a离子束到达磁场边界OOˊ的时间最长

D．若a离子束的质量是b离子束的2倍，则a离子束的带电量是b离子束的2倍

B3、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，离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出来时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上。实验测得它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I，求：

(1)在时间t内射到照相底片P上的离子数n；(2)求这种离子的质量m。

B4、质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的位置，如图所示，电容器两极相距为d，两极间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B 1，一束电荷量

相同的带正电的粒子沿电容器后进入另一磁感应强度为B 2的匀强磁场，

结果分别打在感光片上的a，b 两点，设a，b 两点之间距离为△x ，粒子电荷量为q，不计重力，

求：（1）粒子进入磁场B 2时的速度v ；

（2）打在a，b 两点的粒子的质量之差△m 。

B5、如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道的半径为R ，均匀辐向电场的场强为E ．磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度为B ．问：

（1）为了使位于A 处电量为q 、质量为m 的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U

应为多大？ （2）离子由P 点进入磁分析器后，最终打在乳胶片上Q 点，该点距入射点P 多远？