Question

【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S2与P之间的距离为x1＝2.0cm，另外一部分粒子打在底片上的Q点，已知缝S2与Q点间在沿S2P方向上距离为x2＝6.4cm，磁场宽度为d＝30cm，质子的质量为mp，假设中子的质量mn＝mp，且约为电子质量me的1800倍，即mn＝mp＝1800me．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。

Answer 1

【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r1＝x1＝0.01m，

对于电子在磁场中运动ev1B＝

电子在电场中加速：eU＝﹣0

解得：me＝

到达Q点的为正离子，＝d2+（r2﹣x2）2

解得：r2＝0.735m

设正离子的质量为m，同理得：m＝

所以：＝5402

(2)因为m＝5402me

即：m＝mp＝3mp

所以这种气体原子核内核子数是3。