高考物理100考点最新模拟题（磁场）精选试题 专题07 质谱仪解析版 含解析.doc

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1、100考点最新模拟题(磁场)精选训练7第九部分磁场七．质谱仪一．选择题1.(2016·北京东城区模拟)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是(　　)A.组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外【参考答案】　C2.(2016洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图.速度选择器中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方

2、向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外.在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足，速度关系满足，它们的重力均可忽略，则打在P1、P2、P3、P4SB2P1P2P3P4B1四点的离子分别是A．甲丁乙丙B．乙甲丙丁C．丙丁乙甲D．丁甲丙乙【参考答案】A【名师解析】：乙丙速度相等，通过速度选择器，进入磁场B2，由半径公式，质量大半径大，P3、P4对应的离子是乙丙；甲的速度小于丁的速度，在速度选择器中，甲的洛伦兹力小于乙的洛伦兹力，甲的电场力大于洛伦兹力而向下偏，则丁向上偏转，选项A正确.

3、3.如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是(　　)A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大【参考答案】CD【名师解析】　根据粒子在磁感应强度为B′的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电，A错误；带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则

4、电场力与洛伦兹力等大反向，Eq＝Bqv，可得v＝，C正确；由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得r＝，则＝，越靠近P，r越小，粒子的比荷越大，D正确；所有打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B′的磁场中都只运动半个周期，周期T＝，比荷不同，打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间不同，B错误.二．计算题1.　一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为＋q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零.这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上.已知放置底片的区域MN＝L，且O

5、M＝L.某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子.在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到.(1)求原本打在MN中点P的离子质量m；(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；(2)由(1)知，U＝离子打在Q点时，r＝L，得U＝离子打在N点时r＝L，得U＝，则电压的范围≤U≤答案　(1)　(2)≤U≤2.(2016·天津联考)有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如题18-4图所示.其中加速电场的电压为U，静电分析器中有会聚电场，即与圆心O1等距的各点电场强度大小相同，

6、方向沿径向指向圆心O1.磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90o的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，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，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器.而后离子由P点垂直于磁分析器的左边界且垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子垂直于磁分析器下边界从Q点射出，并进入收集器.测量出Q点与圆心O2的距离为d.位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离

7、为0.5d.(题中的U、m、q、R、d都为已知量)(1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；(2)求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向；(3)现将离子换成质量为4m，电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变.磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离.【名师解析】.（1）离子经电场直线加速，由动能定理：qU=mv2，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：qE=m联立解得：E=2U/R.（3）设质量为4m的另一正离子

8、经电场加速后的速度为v’,由动能定理：qU=4mv’2，解得：v’=v/2质量为4m的离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根