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17-15所示.离子源S产生带电量为q的某种正离子.离子产生出来时的速度很小.可以看成是静止的.离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流.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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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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工具，它的构造原理如图17-15所示，离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出来时的速度很小，可以看成是静止的，离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流，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，离子束流的电流为I，回答下列问题：
（1）ts内射到照相底片P上的离子数目为多少？
（2）单位时间穿过入口处S₁离子束流的能量为多少？
（3）试证明这种离子的质量为m=qB²a²/8U。

解：（1）由I=Q/t=nq/t可得。（3分）（2）离子经电场加速后在入口处S₁的动能为E_K=mv²/2=qU，所以，单位时间内通过入口处S₁的离子束流的能量为P=nE_K/t=UI。（3分）（3）离子在磁场中运动时有 R=mv/qB，其中R=a/2，消去v即得这种离子的质量为 m=qB²a²/8U。（4分）

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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（电量为q，速度可看作为零），经加速电场电压U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，设离子在P上的位置到入口处S₁的距离为x，不计离子重力，则下列说法正确的是（　　）

A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大

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，则离子质量一定相同

D．只要x相同，则离子的比荷一定相同

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科目：高中物理 来源： 题型：

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产生带电量为q的某种正离子，离子射出时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，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，离子束流的电流为I．请回答下列问题：
（1）在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为多少？
（2）单位时间穿过入口处S₁离子束流的能量为多少？
（3）试证明这种离子的质量为m=

qB2

a2．

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