問題詳情:
質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要儀器,如圖所示:從粒子源中放出的質量為m、電荷量為q的正離子(初速為零,重力不計),經電勢差為U的加速電場加速,剛出電場時測得離子束的電流為I,之後從Q處垂直進入一個磁感應強度為B的勻強電場,之後打到底片上P處,P、Q兩點距離為R.根據已知條件可知( )
A.該離子的質量為m=
C.在離子從Q處進入磁場至到達P的時間內,*到底片上的離子數目為N=
D.假如粒子源放出初速為零的氕(H)、氘(H)、氚(H)三種離子,這三種離子會打在底片上三個不同位置
【回答】
AD
【解析】
離子經加速電場加速,由動能定理:qU=mv2;幾何關係,r=R/2;聯立解得:m=,故A正確;離子經加速電場加速後,離子在勻強磁場中作勻速圓周運動,由牛頓第二定律,則有:qvB=m;根據週期為:;離子從S處進入磁場到達P的所用時間為:;又根據I=;*到照相底片P上的離子數目為:N=;聯立上幾式,解得:N=,故BC錯誤;因q=e,由以上幾式,可解得:;經同一加速電場後進入同一偏轉磁場,離子在磁場運動的半徑與離子的質量和電荷量的比值有關,該質譜儀的離子源能放出的氕(H)、氘(H)、氚(H)三種離子的質量和電荷量的比值分別為:、、,所以質譜儀能將它們分開,故D正確.故選AD.
【點睛】
本題綜合考查了動能定理和牛頓第二定律,通過洛倫茲力提供向心力求出質量的表達式,以及掌握電量與電流的關係,注意粒子在磁場中半徑與週期公式的內容.
知識點:質譜儀與迴旋加速器
題型:選擇題