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    质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E．粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场，最后打在照相底片上．下列关于质谱仪的说法正确的是（　　）
    分析：A、带电粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力与电场力方向相反，由左手定则判断出洛伦兹力方向，然后判断电场方向；
    B、根据带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，由左手定则可以判断出粒子所带电荷的正负；
    C、粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子运动轨道半径，然后答题；
    D、由牛顿第二定律可以求出粒子的比荷．
    解答：解：A、由左手定则可知，正电荷所受洛伦兹力向左，则它受到的电场力向右，则电场方向向右，故A错误；
    B、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据带电粒子在磁场中偏转方向，判断粒子所受洛伦兹力方向，由左手定则可以判断出粒子的电性，故B错误；
    C、通过速度选择器的带电粒子所受电场力与磁场力相等，qE=qvB1，v=
    E
    B1
    ，在磁场中，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：qvB2=m
    v2
    R
    ，则
    q
    m
    =
    E
    B1B2R
    ，由此可知，粒子打在底片上距离狭缝的距离2R越小，它的比荷越大，故C错误；
    D、若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则粒子的轨道半径R=
    L
    2
    ，则该粒子的比荷为
    q
    m
    =
    E
    B1B2R
    =
    2E
    B1B2L
    ，故D正确；
    故选D．
    点评：解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示．加速电场的电压为U，静电分析器中有辐向会聚电场，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向外的匀强磁场，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．测量出Q点与圆心O2的距离为d，位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为
    d2
    ．（题中的U、m、q、R、d都为已知量）
    （1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
    （2）求磁分析器中磁感应强度B的大小；
    （3）现将离子换成质量为4m，电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变．磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离．

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    科目：高中物理 来源：2012-2013学年浙江省（六校）高三第一次联考物理试卷（解析版） 题型：计算题

    （20分）有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示。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向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个品质为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。测量出Q点与圆心O2的距离为d，位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为d/2。（题中的U、m、q、R、d都为已知量）

    （1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；

    （2）求磁分析器中磁感应强度B的大小；

    （3）现将离子换成品质为4m ,电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变。磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离。

     

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E．粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场，最后打在照相底片上．下列关于质谱仪的说法正确的是（　　）
    A．速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
    B．因为速度选择器本身并不选择电性，所以不能确定图示中的带电粒子的正负
    C．质谱仪是分析同位素的重要工具，粒子打在底片上距离狭缝越近，它的比荷越小
    D．若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则该粒子的比荷为
    2E
    B1B2L
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    科目：高中物理 来源：2012-2013学年四川省成都市双流县棠湖外语实验学校高二（上）月考物理试卷（12月份）（解析版） 题型：选择题

    质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E．粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场，最后打在照相底片上．下列关于质谱仪的说法正确的是（ ）

    A．速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
    B．因为速度选择器本身并不选择电性，所以不能确定图示中的带电粒子的正负
    C．质谱仪是分析同位素的重要工具，粒子打在底片上距离狭缝越近，它的比荷越小
    D．若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则该粒子的比荷为

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