- 质谱仪
- 共880题
A粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行n圈后回到A板时获得的总动能为nqU
B粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间不变
C为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场的磁感应强度大小必须周期性递减
D粒子绕行第n圈时的磁感应强度为
正确答案
解析
解：A、粒子在电场中加速，根据动能定理，有En=nqU，故A正确；
B、粒子始终保持做半径为的匀速圆周运动，T=2π
C、根据运动轨迹的半径公式，R=
D、由动能定理知 nqU=
由牛顿第二定律，则有：m
解得：Bn=
故选：AD．
A在
B高频电源的变化周期应该等于
C要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径
D在磁感应强度B、“D”形盒半径R、粒子的电荷量q及其质量m不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大
正确答案
解析
解：A、根据周期公式T=
B、交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tn-tn-1），故B错误；
C、根据半径公式r=
故选：C．
正确答案
0.625m/s
解析
解：当电场力和洛伦兹力相等时有：qE=qvB，
得：E=
则有：v=
故答案为：0.625m/s
质谱仪可以测定有机化合物分子结构，质谱仪的结构如图1所示．有机物的气体分子从样品室注入“离子化”室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子（如C2H6离子化后得到C2H6+、C2H2+、CH4+等）．若离子化后的离子均带一个单位的正电荷e，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室，真空管，最后在记录仪上得到离子，通过处理就可以得到离子质荷比（m/e），进而推测有机物的分子结构．已知高压电源的电压为U，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心．
（1）请说明高压电源A端应接“正极”还是“负极”，磁场室的磁场方向“垂直纸面向里”还是“垂直纸面向外”；
（2）C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后，出现了轨迹Ⅰ和Ⅱ，试判定它们各自对应的轨迹，并说明原因；
（3）若磁感应强度为B时，记录仪接收到一个明显信号，求与该信号对应的离子质荷比（
（4）调节磁场室磁场的大小，在记录仪上可得到不同的离子．设离子的质荷比为β，磁感应强度大小为B，为研究方便可作B-β关系图线．当磁感应强度调至B0时，记录仪上得到的是H+，若H+的质荷比为β0，其B-β关系图线如图2所示，请作出记录仪上得到了CH4+时的B-β的关系图线．
正确答案
解：（1）正离子在电场中加速，可知高压电源A端应接“负极”；根据左手定则知，磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外；
（2）设离子通过高压电源后的速度为v，由动能定理可得
离子在磁场中偏转
联立解得r=
由此可见，质量大的离子的运动轨迹半径大；
（3）粒子在磁场中偏转，由几何关系可得：
由（2）代入可得：
（4）由上题结论知：
得：B=
对H+有：
对
B=
故此可得CH4+时的B-β的关系图线如下图所示：
答：（1）高压电源A端应接“负极”；磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外．
（2）
（3）该信号对应的离子质荷比
（4）如图所示．
解析
解：（1）正离子在电场中加速，可知高压电源A端应接“负极”；根据左手定则知，磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外；
（2）设离子通过高压电源后的速度为v，由动能定理可得
离子在磁场中偏转
联立解得r=
由此可见，质量大的离子的运动轨迹半径大；
（3）粒子在磁场中偏转，由几何关系可得：
由（2）代入可得：
（4）由上题结论知：
得：B=
对H+有：
对
B=
故此可得CH4+时的B-β的关系图线如下图所示：
答：（1）高压电源A端应接“负极”；磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外．
（2）
（3）该信号对应的离子质荷比
（4）如图所示．
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
D带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的质量越大
正确答案
解析
解：A、进入B0的粒子满足
B、根据加速电场，可知粒子带正电，则受电场力向右，所以洛伦兹力向左，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外，故B正确；
C、由qE=qvB，得v=
D、由
故选：ABC
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