Question

【題目】如圖所示為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：離子源、加速電場(chǎng)、靜電分析器磁分析器、收集器．靜電分析器通道中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；磁分析器中分布著方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零，重力不計(jì))，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線MN做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器中，最終經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)豎直向下進(jìn)人收集器．下列說(shuō)法中正確的是( )

A. 磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向內(nèi)

B. 加速電場(chǎng)中的加速電壓U=ER

C. 磁分析器中!軌跡圓心O2到Q點(diǎn)的距離d=

D. 任何離子若能到達(dá)P點(diǎn)，則一定能進(jìn)入收集器

Answer 1

【答案】BC

【解析】離子在磁分析器中沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所受洛倫磁力指向圓心，根據(jù)左手定則，磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，故A錯(cuò)誤；離子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有：qE=m，設(shè)離子進(jìn)入靜電分析器時(shí)的速度為v，離子在加速電場(chǎng)中加速的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有：qU=mv2-0，解得：U=，B正確；離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有：qvB=m，解得： ，則：

，故C正確；由B可知：R=2U/E，R與離子質(zhì)量、電量無(wú)關(guān)；離子在磁場(chǎng)中的軌道半徑： ，離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑與電荷的質(zhì)量和電量有關(guān)，能夠到達(dá)P點(diǎn)的不同離子，半徑不一定都等于d，不一定能進(jìn)入收集器，故D錯(cuò)誤。
故選BC。