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高考物理知识点《质谱仪》试题特训(2018年最新版)(十)
参考答案:AD 本题解析:因为带电粒子在磁场中运动的周期与速度无关,故在D型盒中的运动时间是相同的,即在EK-t图象中t4-t3=t3-t2=t2-t1,选项A正确;高频电源的变化周期应该等于在每个D型盒中运动时间的2倍,即2(tn-tn-1),选项C错误;根据,,故粒子得到的最大动能取决于D型盒的半径,D形盒的半径越大,粒子获得的最大动能越大,选项D正确,C错误;故选AD. 本题难度:一般 4、选择题 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( ) |
参考答案:B
本题解析:
本题难度:简单
5、计算题 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。
参考答案:解:(1)设离子进入静电分析器时的速度为v,离子在加速电场中加速的过程中,根据动能定理有
?①
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
?②
由①②解得 ③
(2)离子在磁分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
?④
由题意可知,圆周运动的轨道半径r=d ⑤
由②④⑤式解得 ⑥
(3)设质量为m1的离子经加速电场加速后,速度为v1,根据动能定理有
?⑦
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
?⑧
由①②⑦⑧解得,质量为m1的离子在静电分析器中作匀速圆周运动的轨道半径,仍从N点射出静电分析器,由P点射入磁分析器
由②④式可知,离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径,,所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁分析器
本题解析:
本题难度:困难
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