题目内容
12．
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，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器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”．则下列判断正确的是（ ）| A． | 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 | |
| B． | 进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 | |
| C． | 在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 | |
| D． | a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚 |
分析 根据qU=$\frac{1}{2}$mv2求出粒子进入偏转磁场的速度，知道三种粒子进入磁场的速度大小关系，再根据qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$求出R与什么因素有关，从而得出a、b、c三条“质谱线”的排列顺序．
解答 解：A、根据qU=$\frac{1}{2}$mv2得，v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$．比荷最大的是氕，最小的是氚，所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚．故A正确，
B、根据动能定理可知Ek=qU，故动能相同，故B错误；
C、时间为t=$\frac{1}{2}T=\frac{πm}{qB}$，故在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氚氘氕，故C错误；
D、进入偏转磁场有qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，
解得：R=$\frac{mv}{qB}$=$\frac{1}{B}\sqrt{\frac{2mU}{q}}$，氕比荷最大的，轨道半径最小，c对应的是氕，氚比荷最小，则轨道半径最大，a对应的是氚，故D错误
故选：A
点评 解决本题的关键知道根据qU=$\frac{1}{2}$mv2可求出速度，知道速度与比荷有关，以及知道根据qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$可求出轨道半径与比荷有关．
练习册系列答案
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1．
如图所示，水平放置且已与电源断开的上、下两平行带电金属板间存在匀强电场，有一带电微粒正好水平向右匀速运动通过正中间P点．若此时将上极板稍向下移动一些，则此后带电微粒在电场中的运动情况是（ ）
如图所示，水平放置且已与电源断开的上、下两平行带电金属板间存在匀强电场，有一带电微粒正好水平向右匀速运动通过正中间P点．若此时将上极板稍向下移动一些，则此后带电微粒在电场中的运动情况是（ ）| A． | 仍然水平向右匀速运动 | |
| B． | 向上偏转做类平抛运动 | |
| C． | 向下偏转做类平抛运动 | |
| D． | 上述运动均有可能，最终运动取决于带电微粒的比荷大小 |
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