质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力），经电压为U的加速电场加速后垂

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质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力），经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，并最终打至底片上的P点。设OP=x，则在下图中，能正确反映x与U之间的函数关系的是（）

A．

B．

C．

D．

答案

举一反三

质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O"O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O"O的距离，以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。
(1)设一个质量为m₀、电荷量为q₀的正离子以速度v₀沿O"O的方向从O"点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y₀；
(2)假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。
上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流，仍从O"点沿O"O方向射入，屏上出现两条亮线，在两线上取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24 mm和3.00 mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时OO方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。

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1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是

[ ]

A．该束带电粒子带负电
B．速度选择器的P₁极板带正电
C．在B₂磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
D．在B₂磁场中运动半径越大的粒子，荷质比

越小

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下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下方有强度为B₀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

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不定项选择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里
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，粒子的比荷（q/m）越大

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[ ]
A．该束带电粒子带负电
B．速度选择器的P₁极板带正电
C．在B₂磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
D．在B₂磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小

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