质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,如图所示:从粒子源中放出的质量为m、电荷量为q的正离子(初...
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质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,如图所示:从粒子源中放出的质量为m、电荷量为q的正离子(初速为零,重力不计),经电势差为U的加速电场加速,刚出电场时测得离子束的电流为I,之后从Q处垂直进入一个磁感应强度为B的匀强电场,之后打到底片上P处,P、Q两点距离为R.根据已知条件可知( )
A.该离子的质量为m=
C.在离子从Q处进入磁场至到达P的时间内,*到底片上的离子数目为N=
D.假如粒子源放出初速为零的氕(H)、氘(H)、氚(H)三种离子,这三种离子会打在底片上三个不同位置
【回答】
AD
【解析】
离子经加速电场加速,由动能定理:qU=mv2;几何关系,r=R/2;联立解得:m=,故A正确;离子经加速电场加速后,离子在匀强磁场中作匀速圆周运动,由牛顿第二定律,则有:qvB=m;根据周期为:;离子从S处进入磁场到达P的所用时间为:;又根据I=;*到照相底片P上的离子数目为:N=;联立上几式,解得:N=,故BC错误;因q=e,由以上几式,可解得:;经同一加速电场后进入同一偏转磁场,离子在磁场运动的半径与离子的质量和电荷量的比值有关,该质谱仪的离子源能放出的氕(H)、氘(H)、氚(H)三种离子的质量和电荷量的比值分别为:、、,所以质谱仪能将它们分开,故D正确.故选AD.
【点睛】
本题综合考查了动能定理和牛顿第二定律,通过洛伦兹力提供向心力求出质量的表达式,以及掌握电量与电流的关系,注意粒子在磁场中半径与周期公式的内容.
知识点:质谱仪与回旋加速器
题型:选择题
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