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（选修3-1）
第3部分磁场
专题3.18质谱仪（提高篇）
一．选择题
1.(2019·云南省大姚一中第五次模拟)(多选)如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁
分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，
磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一质量为m、电荷量
为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终
打到胶片上的Q点．不计粒子重力．下列说法正确的是()
A．极板M比极板N的电势高B．加速电场的电压U＝ER
C．直径PQ＝2BqmER
D．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷
【参考答案】AD
【名师解析】粒子在静电分析器内沿电场线方向偏转，说明粒子带正电荷，极板M比极板N的电势高，
1mv2ERv2
2
选项A正确；由Uq＝mv和Eq＝可得U＝，选项B错误；在磁场中，由牛顿第二定律得qvB＝m，
2R2r
mv2mvERm
即r＝，直径PQ＝2r＝＝22，可见只有比荷相同的粒子才能打在胶片上的同一点，选项C错
qBBqBq
误，D正确．
2.(2016·全国卷Ⅰ·15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图3所示，其中加速电
压恒定．质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场．若某种一价正离
子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感
应强度增加到原来的12倍．此离子和质子的质量比约为()
A．11B．12C．121D．144
【参考答案】D
12qU
2
【名师解析】由qU＝mv得带电粒子进入磁场的速度为v＝，结合带电粒子在磁场中运动的轨迹
2m
mv12mU
半径R＝，联立得到R＝，由题意可知，该离子与质子在磁场中具有相同的轨道半径和电荷量，
BqBq
m
故离子和质子的质量之比离子＝144，故选D.
m
质子
3．如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正
交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片
平板S下方有强度为的匀强磁场。下列表述不正确的是（）
A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越
小
【参考答案】D
【名师解析】进入的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪
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