质谱仪是一种测量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,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束...
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质谱仪是一种测量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,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN*入圆形匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切E为切点。离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为g,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断( )
A.离子束带负电
B.x越大,则离子的比荷一定越大
D.到达处的离子质量为
【回答】
CD
【解析】
带电粒子在加速电场中做匀加速直线运动,设加速后的速度大小为v,根据动能定理有:,解得:,然后匀速运动到E点进入有界磁场中,其运动轨迹如下图所示:
粒子从E点先沿虚线圆弧,再沿直线做匀速直线运动到N点。由左手定则,粒子是正电。故A错误;由,则,x越大则r越大,则比荷越小,故B错误;在△ENO中,解得:θ=60°,设带电粒子运动的轨迹圆的半径为r,根据数学知识有:,解得:,由,由几何关系圆弧圆心角α=120°,联立可得: ,故CD正确。
知识点:质谱仪与回旋加速器
题型:选择题
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