Question

【题目】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=

B.该离子在磁场中的运动时间为t=

C.在离子从Q处进入磁场至到达P的时间内，射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（）、氘（）、氚（）三种离子，这三种离子会打在底片上三个不同位置

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A．离子经加速电场加速，由动能定理：

离子在磁场中：

几何关系

；

联立解得：

故A正确；

BC．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，周期为：

离子从S处进入磁场到达P的所用时间为：

又根据

；

射到照相底片P上的离子数目为：

；

联立上几式，解得：

故BC错误；

D．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（）、氘（）、氚（）三种离子的质量和电荷量的比值不同，所以在磁场中运动半径不同，质谱仪能将它们分开，故D正确。
故选AD。