新高考物理 100考点千题精练 专题9-10 质谱仪
一．选择题
1．（2018甘肃河西五市部分高中一模）如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度
为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1～A3处，下列判断正确的是（ ）
A．磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外 B．能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于
C．所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同 D．打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小 【参考答案】ABD
2.（2018高考考试大纲调研卷）如图所示为测定同位素组成的装置图（也称为质谱仪）。质量数分别为m1=40和m2=42的钙离子先在电场中无初速度地加速，接着进入垂直于离子运动方向的匀强磁场中。在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化±△U，这就要求△U/U（比值称之为相对精确度）在满足一定条件下维持加速电压值，才能使两种钙的同位素离子束在照相底片上恰好不发生覆盖，则△U/U的值为 A．0.020 B．0.022 C．0.024 D．0.026 【参考答案】C
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3.质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B1、B2，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则( )
A．速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子均带正电 B．三种粒子的速度大小均为B2
C．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P3点的粒子质量最大
D．如果三种粒子电荷量均为q，且P1、P3的间距为Δx，则打在P1、P3两点的粒子质量差为
qB1B2Δx
E
E
【参考答案】AC
4.（2016高考全国理综乙）现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强
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度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为 A.11 B.12
C.121 D.144 【参考答案】D
【命题意图】本题考查动能定理、洛伦兹力、牛顿运动定律、匀速圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生运用相关知识分析解决带电粒子在电场中加速、在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的能力。
【解题关键】解答此题的关键点主要有二：一是利用动能定理列出带电粒子的加速运动方程，利用洛伦兹力等于向心力列出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的方程；二是根据题述条件找出质子和某种一价正离子的电荷量、质量、轨迹半径、磁场的磁感应强度关系。
5．（2016济南模拟）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，最终打到照相底片上。测得甲、乙两种粒子打在照相底
片上的点到入口的距离之比为5︰4，则它们在磁场中运动的时间之比是
A．5︰4 B．4︰5 C．25︰16 D．16︰25
【参考答案】C
【命题意图】本题考查了质谱仪、洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动、动能定理及其相关的知识点。
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