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
C. 磁分析器中圆心O2到Q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、离子在磁分析器中沿顺时针转动，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，故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：
，解得：
，B正确.
C、离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有：
，解得：
，则：
，故C错误.
D、由B可知：
，R与离子质量、电量无关；离子在磁场中的轨道半径：，离子在磁场中做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，故D错误.
故选B.
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