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产生电荷量为q的某种正离子，离子产生时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电

题型：同步题难度：来源：

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产生电荷量为q的某种正离子，离子产生时的速度很小，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，离子流的电流为I。请回答下列问题：
（1）在时间t内到达照相底片P上的离子的数目为多少？
（2）单位时间内穿过入口S₁处离子流的能量为多大？
（3）试证明这种离子的质量为

_。

答案

解：（1）在时间t内射到照相底片P上的离子总电量为 Q=It
在时间t内射到照相底片P上的离子数目为

（2）在时间t内穿过入口处S1离子束流的能量为 E_总=UQ=UIt
单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为

（3）离子在电场中做加速运动得

（1）
在磁场中运动有

（2）
由（1）（2）得：

．

举一反三

有一种质谱仪的工作原理图如图所示，加速电场的电压为U，静电分析器中有会聚电场，即与圆心O₁等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O₁。磁分析器中以O₂为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。已知磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B。
（1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
（2）求出Q点与圆心O₂的距离为d；
（3）若仅离子的质量变为m₁（m₁≠m），而离子的电荷量q及其他条件不变，试判断该离子能否还从Q点射出磁分析器，并简要说明理由。

题型：江苏模拟题难度：| 查看答案

如图所示为一质谱仪的构造原理示意图，整个装置处于真空环境中，离子源N可释放出质量相等、电荷量均为q（q>0）的离子，离子的初速度很小，可忽略不计，离子经S₁、S₂间电压为U的电场加速后，从狭缝S_a进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，沿着半圆运动到照相底片上的P点处，测得P到S₃的距离为x。求：
（1）离子经电压为U的电场加速后的动能；
（2）离子在磁场中运动时的动量大小；
（3）离子的质量。

题型：北京期末题难度：| 查看答案

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产生的各种不同正离子束（速度可看作为零），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，设离子射出磁场在P上的位置到入口处S₁的距离为x，下列判断正确的是（）

A．若离子束是同位素，则x越大，离子进入磁场时速度越小
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子质量一定不相同
D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同

题型：浙江省模拟题难度：| 查看答案

质谱仪是一种能够把具有不同荷质比（带电粒子的电荷和质量之比）的带电粒子分离开来的仪器，它的工作原理如图所示。其中A部分为粒子速度选择器，C部分是偏转分离器。如果速度选择器的两极板间匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感强度为B₁。偏转分离器区域匀强磁场的磁感强度为B₂，某种带电粒子由O点沿直线穿过速度选择器区域后进入偏转分离器。求：
（1）粒子由孔进入偏转分离器时的速度为多大？
（2）粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动（如图示），在照相底片MN上的D点形成感光条纹，测得D点到点的距离为d，则该种带电粒子带何种电荷，该种带电粒子的荷质比q/m为多大？

题型：0119 同步题难度：| 查看答案

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

题型：广东省高考真题难度：| 查看答案