题目内容
如图所示，质谱仪由加速电场、静电分析器和磁分析器组成，若静电分析器的通道内存在均匀辐向分布的电场，通道轴线半径为R，静电分析器内的电场强度为E，磁分析器内的磁感应强度为B，现使电量为q，质量为m的离子从静止开始经加速电场加速后沿图示的虚线通过静电分析器。（1）加速电场的电压U为多大？
（2）离子由O点进入磁分析器后，最终打到乳胶片上的位置A，A点距离入射点O多远？
（3）若有一群带电粒子，从静止起经加速电场加速，又经过静电分析器和磁分析器后落在同一点A，问该群带电粒子有什么共性。
（18分）解答：（1）离子在加速电场中加速时，有
................... ①（3分）在静电分析器中做匀速圆周运动，离子所受的电场力提供同心力，即
............................................................................ ②（3分）联立①、②两式可得
................................................ ③（2分）（2）离子进入磁场中的磁分析器中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力
.......................................................................... ④（3分）由②式和④式可得 
则 
..................................................... ⑤（3分）（3）由⑤式可知，若一群带电粒子从静止开始加速，又经静电分析器和磁分析器后落在同一点A，则有 
..................................................................................................... ⑥（2分）只要该群带电粒子是比荷相同的带正电的粒子即可（2分）
................... ①（3分）在静电分析器中做匀速圆周运动，离子所受的电场力提供同心力，即............................................................................ ②（3分）联立①、②两式可得................................................ ③（2分）（2）离子进入磁场中的磁分析器中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力.......................................................................... ④（3分）由②式和④式可得 则 ..................................................... ⑤（3分）（3）由⑤式可知，若一群带电粒子从静止开始加速，又经静电分析器和磁分析器后落在同一点A，则有 ..................................................................................................... ⑥（2分）只要该群带电粒子是比荷相同的带正电的粒子即可（2分） 
练习册系列答案
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如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，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m甲=m乙＜m丙=m丁，v甲＜v乙=v丙＜v丁，在不计重力的情况下，则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（ ）
如图所示是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（ ）
如图所示为质谱仪的原理图．带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点．测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计．设粒子的电荷量为q，质量为m，试证明该粒子的比荷为：
如图所示是质谱仪示意图，图中离子源S产生电荷量为q的离子，经电压为U的电场加速后，由A点垂直射人磁感应强度为B的有界匀强磁场中，经过半个圆周，打在磁场边界底片上的P点，测得PA=d，求离子的质量m．