Question

如图为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成，若静电分析仪通道的半径为R，其中仅有均匀辐向电场，方向如图所示，磁分析仪中仅有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，问：

（1）为了使位于A处的质量为m、电荷量为q的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析仪，已知虚线处场强大小均为E，则离子进入静电分析器的初速度为多少？加速电场的电压U应为多大？（离子的重力不计）

（2）离子由P点进入磁分析仪后，最终打在乳胶片上的Q点，该点距入射点P多远？若有一群离子从静止开始通过质谱仪后落在同一点Q，则该群离子有什么共同点？

Answer

（1）， （2）

【解析】

试题分析：（1）离子在加速电场中做加速运动，根据动能定理，有 ①

离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有 ②

由①、②式得 ③

（2）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，有 ④

由②、④得 ⑤

∴ ⑥

由⑥式可知，说明该群离子必同带正电荷，且具有相同的比荷．

考点：带电粒子在电磁场中的运动。

【名师点睛】质谱仪是分析同位素的仪器，经过同一电场加速，再进入同一磁场偏转，如果被加速的粒子比荷相同，则在磁场中的圆周运动的半径相同，就会打在乳胶片上同一点；如果比荷不同，则轨道半径不同。若是同位素，则可根据半径关系求出质量关系，从而分析同位素。