Question

质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素氕、氘、氚的电量之比为1：1：1，质量之比为1：2：3，它们最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（　　）

A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕

B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚

D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕

Answer 1

分析：根据qU=

1

2

mv²求出粒子进入偏转磁场的速度，知道三种粒子进入磁场的速度大小关系，再根据qvB=m

v2

R

求出R与什么因素有关，从而得出a、b、c三条“质谱线”的排列顺序．

解答：解：A、根据qU=

1

2

mv²得，v=

2qU m

．比荷最大的是氕，最小的是氚，所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚．故A错误、B正确．
    C、进入偏转磁场有qvB=m

v2

R

，
解得：R=

mv

qB

=

1

B

 

2mU  q

，氕比荷最大的，轨道半径最小，c对应的是氕，氚比荷最小，则轨道半径最大，a对应的是氚．故C错误，D正确．
故选：BD．

点评：解决本题的关键知道根据qU=

1

2

mv²可求出速度，知道速度与比荷有关，以及知道根据qvB=m

v2

R

可求出轨道半径与比荷有关．