Question

质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱议对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a，b，c三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序以及a，b，c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（　　）

A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕

C．a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氕，氘、氚

D．a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕

Answer 1

分析：本题的关键是首先根据动能定理求出粒子速度的表达式，然后根据三个同位素的电量和质量大小关系即可判断AB选项正误；根据粒子在磁场中做匀速圆周运动求出半径表达式，即可判定选项CD正误．

解答：解：
A：由qU=

1

2

mv

2

可得，v=

2qU m

，由于同位素的电量相同，所以氕的速度最大，氚的速度最小，所以A正确；
B：由上面分析可知，B错误；
C：根据qvB=

m v 2

r

，以及v=

2qU m

可得，r=

2qUm

，所以a、b、c三条谱线的顺序应是氚、氘、氕，所以C错误，D正确．
故选：AD．

点评：明确质谱仪的工作原理以及同位素的含义是解题的关键．