Question

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U=ER/2

C. 磁分析器中圆心O₂到Q点的距离d=

D. 任何离子若能到达P点,则一定能进入收集器

Answer

B

【解析】A、进入静电分析器后，正离子顺时针转动，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，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：

由①②解得，B正确；

D、由B项解析可知： ，与离子质量、电量无关。离子在磁分析器中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有得： =，故C错误；

由题意可知，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，D错误。

故选B。

【名师点睛】

根据左手定则，可知磁分析器中匀强磁场方向；根据离子在静电分析器中做匀速圆周运动,电场力提供向心力，根据动能定理电场力做的功等于离子的动能，联立可求加速电压；电场中圆周运动的轨道半径与电荷的质量和电量无关，磁场中圆周运动的轨道半径与电荷的质量和电量有关，可知能够到达P点的不同离子，不一定能进入收集器。