Question

【题目】如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器，静电分析器通道中心线半径为R，，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B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），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器．下列说法中正确的是（ ）

A. 磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内

B. 加速电场中的加速电压

C. 磁分析器中圆心O2到Q点的距离

D. 任何离子若能到达P点，则一定能进入收集器

Answer 1

【答案】BC

【解析】A、离子在磁分析器中沿顺时针转动，所受洛伦磁力指向圆心，根据左手定则，磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外，故A错误；
B、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： ，
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，由动能定理有： ，解得： ，B正确；
C、离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有： ，解得： ，则： ，故C正确；
D、由B可知： ，R与离子质量、电量无关；离子在磁场中的轨道半径： ，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径与电荷的质量和电量有关，能够到达P点的不同离子，半径不一定都等于d，不一定能进入收集器，故D错误。