题目内容

【题目】质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具,某实验小组利用质谱仪分析某气体原子的组成,让该中性气体分子进入电离室A,在那里被电离成电子和+1价的正离子,这些离子从电离室缝S1飘出(初速度不计),分2次分别进入电场方向相反的加速电场被加速,然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场,观察发现一部分粒子打在底片上的P点。已知缝S2P之间的距离为x12.0cm,另外一部分粒子打在底片上的Q点,已知缝S2Q点间在沿S2P方向上距离为x26.4cm,磁场宽度为d30cm,质子的质量为mp,假设中子的质量mnmp,且约为电子质量me1800倍,即mnmp1800me.则:

(1)正离子质量与电子质量之比;

(2)试确定这种气体原子核内核子数。

【答案】(1) 5402 (2) 3

【解析】

(1)根据左手定则知达到P点的粒子为负电荷,轨道半径为r1x10.01m

对于电子在磁场中运动ev1B

电子在电场中加速:eU0

解得:me

到达Q点的为正离子,d2+r2x22

解得:r20.735m

设正离子的质量为m,同理得:m

所以:5402

(2)因为m5402me

即:mmp3mp

所以这种气体原子核内核子数是3

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