题目内容

【题目】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O2Q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

【答案】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。

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