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1、1 如图所示为一种质谱仪原理图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线（图中虚线圆弧）的半径为 R，通道内存在均匀辐射电场，中心线处的电场强度大小为 E，磁分析器有垂直纸面向外、范围足够大的有界匀强磁场。让氢元素的二种同位素氕核11H和氘核21H分别从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由狭缝 P 垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上。不计粒子重力，下列说法正确的是（）A.加速电场的电压与电场强度应满足UERB.氕核和氘核会打在胶片上的同一位置C.氕核和氘核打到胶片的位置到狭缝 P 的距离之比为1:2D.氕核和氘核打到胶片的位置到狭缝 P 的距离之比为1:3【
2、答案】C2 质谱仪的工作原理如图所示，大量粒子飘入加速电场，其初速度几乎为 0，经过加速后，通过宽为 L 的狭缝 MN 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上。在一次测试中，大量的某种粒子经加速电场加速后刚进入匀强磁场时的速度大小均为 v，打在底片上的位置到 M 点的最小距离为a，匀强磁场的磁感应强度为 B，不考虑粒子的重力及它们之间的相互作用。则（）A.粒子的比荷为2vB aL2025高中物理题库05 质普仪1含答案B.加速电场的电压为24B aL vC.粒子在磁场中运动的时间为2aLvD.大量粒子所经过磁场区域最窄处的宽度为222aLaaL【答案】ACD3 某一具有速度选择
3、器的质谱仪原理如图所示。速度选择器中，磁场（方向垂直纸面）与电场正交，磁感应强度为1B，两板间电压为 U，两板间距离为 d；偏转分离器中，磁感应强度为2B，磁场方向垂直纸面向外。现有一质量为 m、带电荷量为 q 的粒子（不计重力），该粒子以某一速度恰能沿直线匀速通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，最终打在感光板12A A上。下列说法正确的是（）A.粒子带负电B.速度选择器中匀强磁场的方向垂直纸面向内C.带电粒子的速率等于1UdBD.粒子进入分离器后做匀速圆周运动的半径等于12mUqdB B【答案】D4 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器.速度选择
4、器内相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为 B，电场强度为.E粒子沿直线穿过速度选择器后通过平板 S 上的狭缝 P，之后到达记录粒子位置的胶片12.A A板 S 下方有磁感应强度为0B的匀强磁场.下列说法正确的是A.粒子在速度选择器中一定做匀速运动B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于BED.比荷qm越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P【答案】AD5 质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示.金属极板1P与2P之间的电场强度为 E，磁感应强度为1B.现让一束离子流经
5、电场加速后，由左端平行于极板1P射入质谱仪，沿着直线通过速度选择器后，并从狭缝0S进入匀强磁场2B，在2B磁场中分为如图所示的三束，则下列相关说法中不正确的是（）A.速度选择器的2P极板带正电B.离子 2 带正电C.能通过狭缝0S的带电粒子的速率等于1EBD.粒子 2 的比荷qm绝对值最小【答案】A6.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。让氢的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应强度为 B 的匀强磁场中、氢的三种同位素分别为氕（即为质子）、氘（质量约为质
6、子的 2 倍，电荷量与质子相同）、氚（质量约为质子的 3 倍，电荷量与质子相同），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”依次排列的顺序是氚、氘、氕【答案】AD7 如图所示，一个粒子源 S 发射出速度不同的各种粒子，经过 PQ 两板间的速度选择器后仅有甲、乙、丙、丁四种粒子沿平行于纸面的水平直线穿过挡板 MN 上的小孔 O，在 MN 下方分布着垂直纸面向里的匀强磁场，四种粒子的轨
7、迹如图所示，则下面说法正确的是：（）A.若 PQ 两板间的磁场是垂直纸面向外的匀强磁场，则 PQ 间的电场方向一定水平向左B.设 PQ 两板间垂直纸面的匀强磁场为 B，匀强电场大小为 E，则甲粒子的速度大小为BvEC.丙的比荷()qm最大D.若只将速度选择器中的电场、磁场方向反向，则甲、乙、丙、丁四种粒子不能从 O 点射出【答案】C8 阿斯顿设计的质谱仪示意图如图所示，他用该仪器发现了氖 20 和氖 22，证实了同位素的存在现让大量的氖 20 和氖 22 原子核从容器 A 下方的小孔1S飘入电势差为 U 的加速电场，其初速度几乎为 0，然后经过小孔3S进入方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为 B
8、 的匀强磁场中，粒子在照相底板 D 上形成感光点，通过测量小孔3S到感光点的距离进而求解出粒子的比荷。实际上通过小孔3S的是一束与其孔宽相同的平行粒子束，它使照相底板 D 上形成感光线，已知氖 20和氖 22 所带的电荷量均为10e，质量分别为020m、022m，要区分出氖 20 和氖22，小孔3S的宽度不能超过（）A.011210mUBeB.0011210m Um UBeeC.011410mUBeD.0011410m Um UBee【答案】D9 速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中0023S AS C。不考虑粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.甲
9、束粒子带正电，乙束粒子带负电B.甲、乙两束粒子的比荷之比为 2：3C.能通过狭缝0S的带电粒子的速率为1EBD.若两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为 2：3【答案】CD10、如图所示，32He（2 个质子和 1 个中子组成）和42He（2 个质子和 2 个中子组成）组成的粒子束经电场加速后，进入速度选择器，再经过狭缝 P 进入平板 S下方的匀强磁场，沿半圆弧轨迹抵达照相底片，并留下痕迹 M、N。下列说法正确的是（）A.速度选择器内部的磁场垂直纸面向外B.平板S 下方的磁场垂直纸面向外C.经过狭缝 P 时，两种粒子的速度不同D.痕迹M是42He抵达照相底片上时留下的【答案】BD11
10、 如图为一质谱仪的原理图，粒子源中有大量电量均为 q 而质量 m 不同的带电粒子，从 S1进入 S1S2间的加速电场，加速后进入电场强度 E 和磁感应强度 B1恒定不变的速度选择器 P1P2间，能通过狭缝 S3的粒子竖直向下垂直进入磁感应强度为 B2的匀强磁场中，偏转后打到水平照相底片上形成谱线。若粒子在匀强磁场 B2中的偏转距离为 x，不计粒子重力，则 x 与 m 的关系式为（）A.122mExqB BB.12mExqB BC.123mExqB BD.124mExqB B【答案】A12 如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成。已知速度选择器中的磁场磁感应强度大小为
11、 B0、电场强度大小为 E，荧光屏 PQ下方的匀强磁场方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为 2B0。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的 S1、S2、S3处，相对应的三个粒子的质量分别为 m1、m2、m3，忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（）A.打在 S3位置的粒子质量最小B.质量为 m1的粒子在偏转磁场中运动时间最长C.如果 m1、m2在偏转磁场中运动时间差为t，则 m-m1=02qBtD.速度选择器中 v=02EB的粒子可以到达荧光屏上的狭缝 O 进入偏转磁场【答案】C13 如图所示为一种质谱仪的示意
12、图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为 R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为 E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向外。一质量为 m、电荷量为 q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由 P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的 Q 点，不计粒子重力。下列说法不正确的是（）A.极板 M 比极板 N 的电势高B.加速电场的电压2ERU C.2PQB qmERD.若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷【答案】C14.如图所示为“用质谱仪测定带电粒子
13、质量”的装置示意图。速度选择器中场强 E 的方向竖直向下，磁感应强度 B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度 B2的方向垂直纸面向外。在 S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 E和 B1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足 m甲=m乙m丙=m丁，速率关系满足 v甲v乙=v丙v丁，它们的重力均可忽略，则打在 P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（）A.乙甲丙丁B.甲丁乙丙C.丙丁乙甲D.丁甲丙乙【答案】B15 日本政府计划将 123 万吨带有放射性的核废水直接倒进太平洋，此举引发全球各国的激烈批评和担忧。使碘的同位素 131 被更多的人所了解利用质谱仪可分析碘的各种同位素。如图所
14、示，电荷量均为q的碘 131 和碘 127 质量分别为1m和2m，它们从容器 A 下方的小孔 S1进入电压为 U 的加速电场（入场速度忽略不计），经电场加速后从 S2小孔射出，垂直进入磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上下列说法正确的是（）A.磁场的方向垂直于纸面向里B.碘 131 进入磁场时的速率为12qUmC.碘 131 与碘 127 在磁场中运动的时间相同D.打到照相底片上的碘 131 与碘 127 之间的距离为12222mUm UBqq【答案】BD16 如图所示，电荷量相等的三个离子a、b、c，其质量abcmmm，它们分别以av、bv、cv的速率进入速度选择器，且ab
15、cvvv。有一个离子打到极板上，另两个离子从速度选择器射出，进入匀强磁场2B，离子间的相互作用和重力均不计，下列说法正确的是（）A.a离子打到上极板B.上极板比下极板的电势低C.射出的粒子中到达1A的离子运动时间较短D.射出的粒子中到达2A的离子动能较大【答案】CD17 如图所示，电荷量相等的两种离子氖 20 和氖 22 从容器 A 下方的狭缝 S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝 S2、S3垂直于磁场边界 MN 射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片 D 上。不考虑离子间的相互作用，则（）A.电场力对每个氖 20 和氖 22 做的功相等B
16、.氖 22 进入磁场时的速度较大C.氖 22 在磁场中运动的半径较小D.若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠【答案】AD18 图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一个质量为 m、电荷量为q的离子，从容器 A 下方的小孔1S飘入电势差为 U 的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过3S沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相的底片 D 上。不计离子重力。则（）A.离子进入磁场时的速率为2mvqUB.离子在磁场中运动的轨道半径为12qUrBmC.离子在磁场中运动的轨道半径为12mUr
17、BqD.若 a、b 是两种同位素的原子核，从底片上获知 a、b 在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08：1，则 a、b 的质量之比为1.08：1【答案】C19.质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪证实了同位素的存在。如图所示，容器A中有质量分别为1m、2m，电荷量相同的两种粒子（不考虑粒子重力及粒子间的相互作用），它们从容器A下方的小孔1S不断飘入电压为U的加速电场（粒子的初速度可视为零），沿直线12S S（2S为小孔）与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在水平放置的照相底片上。由于实际加速电压的大小在UU范围内微小变化，这两种粒子在底片上可能发
18、生重叠。对此，下列判断正确的有（）A.打在M处的粒子质量较小B.两粒子均带负电C.若U一定，U越大越容易发生重叠D.若U一定，U越大越容易发生重叠【答案】AC20某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A 为粒子加速器，加速电压为1U；B 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为1B，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为2B。今有一质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。则下列说法正确的是（）A.粒子带负电B.粒子进入速度选择器的速度12qUvmC.速度选择器两板间电压1212qUUBdmD.粒子在分离器中做匀速圆周
19、运动的半径1221mURBq【答案】BCD21 如图所示，一个粒子源 S 发射出速度不同的各种粒子，经过 PQ 两板间的速度选择器后仅有甲、乙、丙、丁四种粒子沿平行于纸面的水平直线穿过挡板MN 上的小孔 O，在 MN 下方分布着垂直纸面向里的匀强磁场，四种粒子的轨迹如图所示，则下面说法正确的是：（）A.若 PQ 两板间的磁场是垂直纸面向外的匀强磁场，则 PQ 间的电场方向一定水平向左B.设 PQ 两板间垂直纸面的匀强磁场为 B，匀强电场大小为 E，则甲粒子的速度大小为BvEC.丙的比荷()qm最大D.若只将速度选择器中的电场、磁场方向反向，则甲、乙、丙、丁四种粒子不能从 O 点射出【答案】C2
20、2 如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室 A 中的小孔 S1飘出（初速度不计），经电压为 U 的加速电场加速后，通过小孔 S2，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片 D上并被吸收形成谱线。照相底片 D 上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（）A.打在照相底片 D 上的离子带负电B.可以通过减小磁感应强度 B 来增大不同离子形成谱线之间的间隔C.谱线 b 对应比荷的值大于谱线 a 对应比荷的值D.标尺上各刻线对应比荷的值是不均匀的【答案】BD23.如图是质谱仪的工作原理示意图现有一束几种不同
21、的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器（速度选择器内有相互正交的匀强电场 E 和匀强磁场1B），离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场2B，发现这些离子分成几束，最后打到极板 S 上。由此可得出的结论正确的（）A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内B.不同轨迹的离子在2B中的运动时间一定不同C.不同轨迹的离子的电量一定不相同D.不同轨迹的离子的比荷一定不相同【答案】BD24 一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量和质量均相同的粒子飘入电压为0U的加速电场，其初速度几乎为零，这些粒子经加速后通过狭缝 O 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，粒子刚好能打在底片上的 M 点。已知
22、放置底片的区域MNL，且OML。若想要粒子始终能打在底片MN上，则加速电场的电压最大为（）A.02UB.02UC.04UD.08U【答案】C25 如如图所示，电荷量相等的两种离子 P 和 Q，从容器下方的狭缝 S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝 S2、S3，垂直于磁场边界 MN 射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达探测板 D，P、Q 到狭缝 S3的距离之比 d1:d2=1:3。不考虑离子重力及离子间的相互作用，则（）A.电场力对离子 P、Q 做的功相等B.离子 Q 进入磁场时的速度较大C.P 离子在磁场中运动的时间比 Q
23、的短D.P、Q 离子的质量之比为 1:9【答案】ACD26.一质谱仪的原理如图，粒子源产生的带电粒子(不计重力)经狭缝 S1与 S2之间的电场加速后进入速度选择器做直线运动，从小孔 S3穿出再经磁场偏转最后打在照相底片上已知磁场 B1、B2的方向均垂直纸面向外则A.图中 P1可能为电源负极B.图中所示虚线可能为粒子的轨迹C.在速度选择器中粒子可以做加速运动D.打在底片上的位置越靠近 S3，粒子的荷质比qm越大【答案】BD27 如图所示是质谱仪的工作原理示意图；带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B、电场的电场强度为 E，平板
24、 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片12A A，其中 OP 与速度选择器的极板平行。平板 S 下方有磁感应强度大小为0B的匀强磁场，方向垂直于纸面向外，通过狭缝 P 的粒子最终打在胶片12A A上的 D 点，且PDL，不计带电粒子所受的重力及粒子间的相互作用力，下列表述正确的是（）A.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里B.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EBC.该粒子的比荷02qEmBB LD.若改变加速电场的电压 U，粒子一定能通过狭缝 P 打在胶片上【答案】BC28 质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，在容器 A 中有互为同位素的两种原子核，它们可从容器 A 下方的
25、小孔1S无初速度飘入加速电场，经小孔3S垂直进入匀强磁场，分别打到 M、N 两点，距离3S分别为12xx、则分别打到 M、N 的原子核质量之比为（）A.12xxB.12xxC.2122xxD.2221xx【答案】C29 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图速度选择器（也称滤速器）中场强 E 的方向竖直向下，磁感应强度 B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度 B2的方向垂直纸面向外在 S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 E 和 B1入射到速度选择器中，若 m甲=m乙m丙=m丁，v甲v乙=v丙v丁，在不计重力的情况下，则分别打在 P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（）A甲
26、丁丙乙B甲丁乙丙C丁甲丙乙D丁甲乙丙【答案】【答案】B B30 如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为 R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为 E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向外。一质量为 m、电荷量为 q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由 P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的 Q 点，不计粒子重力。下列说法不正确的是（）A.极板 M 比极板 N 的电势高B.加速电场的电压2ERU C.2PQB qmERD.若一群粒子从静止开始经过题述过程都落
27、在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷【答案】C31 速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中0023S AS C，则下列说法中正确的是（）A.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电B.甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷C.能通过狭缝0S的带电粒子的速率等于2EBD.若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3:2【答案】B3219 世纪末，阿斯顿用他设计的质谱仪发现了氖 20 和氖 22，证实了同位素的存在。已知氖 22 的质量大于氖 20 的质量，若两种粒子带等量正电荷，以相同的速度，经狭缝垂直磁场方向射入匀强磁场。它们的运动轨迹可能是（）A.B
28、.C.D.【答案】C33 如图所示，一束电荷量相同的带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场（左侧极板带正电，右侧极板带负电）组成的速度选择器，然后粒子通过平板 S 上的狭缝 P 进入另一匀强偏转磁场，最终打在1A、2A上，下列说法正确的是（）A.粒子带正电B.速度选择器中磁场方向为垂直纸面向里C.所有打在12A A上的粒子，在匀强偏转磁场中的运动时间都相同D.粒子打在12A A上的位置越远，粒子的质量越大【答案】AD34 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器（也称滤速器）中场强 E 的方向竖直向下，磁感应强度 B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应
29、强度 B2的方向垂直纸面向外。在 S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 E 和 B1入射到速度选择器中，若 m甲=m乙m丙=m丁，v甲v乙=v丙v丁，在不计重力的情况下，则打在 P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（）A.甲乙丙丁B.甲丁乙丙C.丙丁乙甲D.甲乙丁丙【答案】B35 速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中0023S AS C。不考虑粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电B.甲、乙两束粒子的比荷之比为 2：3C.能通过狭缝0S的带电粒子的速率为1EBD.若两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为
30、 2：3【答案】CD36 如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为0B、电场强度大小为E，荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为0B。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的123SSS、，相对应的三个粒子的质量分别为123mmm、（粒子的质量均未知），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（）A.如果M板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向外B.打在3S位置的粒子速度最大C.打在1S位置的粒子质量最小D.如果13S Sx，则2
31、031qBxmmE【答案】AC37 同位素质谱仪是用来分离和检测不同同位素的专用仪器，如图是同位素质谱仪结构示意图，电离室 A 中产生质量不同、带电量相同的两种离子，它们从电离室 A 下方小孔1S不断飘入电压为 U 的加速电场中，沿直线12S S垂直磁场进入磁感应强度为 B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在照相底片 D 上。由于实际加速电压在UU范围内有微小变化，离子打到底片上是一个区域，因而这两种离子在底片 D 上的落点可能会发生重叠。离子初速度及重力不计，下列说法正确的有（）A.两种离子都带负电荷B.打到底片上 P 区域的离子比荷较大C.若U一定，U 越大越容易发生重叠D.若 U 一
32、定，U越大越容易发生重叠【答案】D38 如图所示，电荷量相等的两种离子氖 20 和氖 22 从容器 A 下方的狭缝 S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝 S2、S3垂直于磁场边界 MN 射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片 D 上。不考虑离子间的相互作用，则（）A.电场力对每个氖 20 和氖 22 做的功相等B.氖 22 进入磁场时的速度较大C.氖 22 在磁场中运动的半径较小D.若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠【答案】AD39 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入
33、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，需将磁感应强度增加到原来的 12倍。此离子和质子的质量比约为A.11B.12C.121D.144【答案】D40 质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图所示，离子源 S 产生的比荷为 k 的离子束（速度可视为零），经 M、N 两板间大小为 U 的加速电压加速后从小孔 S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的 P 点。已知 P 点到小孔 S1的距离为 x，匀强磁场的方向垂直纸面向外，则下列说法不
34、正确的是（）A.N 板带正电B.粒子进入匀强磁场的速度大小为2kUC.匀强磁场的磁感应强度大小为22UxkD.x 相同，对应离子的比荷可能不相等【答案】AD41 如图为某质谱仪的示意图，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1P、2P、3P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1B、2B，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
35、向向右，且三种粒子电性可正可负B.三种粒子从进入速度选择器到打在 MN 上速度都不变C.如果三种粒子的电荷量相等，则打在1P点的粒子质量最大D.如果三种粒子电荷量均为 q，且1P、3P的间距为x，则打在1P、3P两点的粒子质量差为122qB BEx【答案】D42 如图所示为质谱仪原理示意图。由粒子源射出的不同粒子先进入速度选择器，部分粒子通过速度选择器的小孔进入偏转磁场，最后打在 MN 之间的照相底片上。已知速度选择器内的电场的场强为 E，磁场磁感应强度为 B0，偏转磁场的磁感应强度为 2B0，S1、S2、S3是三种不同的粒子在照相底片上打出的点。忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法
36、正确的是（）A.打在3S位置的粒子速度最大B.如果射入偏转磁场的粒子质量为m、电荷量为q，则粒子的轨迹半径为202mEqBC.如果氕11H核和氘21H核都进入偏转磁场，则其在磁场中运动的时间之比为1：2D.如果电荷量均为q的两种粒子分别打在1313,SS S Sx、，则其质量之差2031qBxmmE【答案】BCD43 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为 B 和 E，平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A2，S下方有磁感应强度为 B0的匀强磁场。下列说法正确的是（
37、）A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率均等于EB，与粒子的荷质比无关D.带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，粒子的质量越大【答案】AC44.利用质谱仪可以分析同位素，如图所示，电荷量均为 q 的同位素碘 131 和碘127 质量分别为 m1和 m2，从容器 A 下方的小孔 S1进入电势差为 U 的电场，初速度忽略不计，经电场加速后从 S2射出，垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片 D 上。则照相底片上碘 131 和碘 127 与 S2之间的距离之比为（）A.12mmB.21mmC.12mmD.
38、21mm【答案】C45 如图所示为质谱仪的示意图。电荷量和质量不同的离子从电离室 A 中“飘”出，从缝1S进入电势差恒定的加速电场中加速，然后从3S垂直进入匀强磁场 B中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上。已知质子从静止开始被加速电场加速，经磁场偏转后打在底片上的 P 点，某二价正离子从静止开始经相同的电场加速和磁场偏转后，打在底片上的 Q 点，已知3312QSPS，则离子质量和质子质量之比为（）A.12B.24C.144D.288【答案】D46 如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源 N，P、Q 间的加速电场，静电分析器，磁感应强度为 B 的有界匀强磁场、方向
39、垂直纸面向外，胶片 M。若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；由粒子源发出一质量为 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，垂直场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿中心线做匀速圆周运动，而后由 S 点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最终打到胶片上的某点。下列说法正确的是（）A.P、Q 间加速电压为12ERB.离子在磁场中运动的半径为mERqC.若一质量为 4m、电荷量为 q的正离子加速后进入静电分析器，离子不能从 S射出D.若一群离子经过上述过程打在胶片上同一点，则这些离子具
40、有相同的比荷【答案】AD47 如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室 A 中的小孔 S1飘出（初速度不计），经相同的加速电场加速后，通过小孔 S2，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片 D 上并被吸收形成谱线。照相底片 D 上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（）A.加速电压越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大B.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大C.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的电荷量越大D.若将该装置底片刻度标注的比荷值修改为同位素的质量值，则各刻线对应质量值是
41、均匀的【答案】A48 核废水中包含了具有放射性的碘的同位素131I利用质谱仪可分析碘的各种同位素。如图所示，电荷量相同的131I和127I以相同的速度从 O 点进入速度选择器（速度选择器中的电场方向水平向右、磁场的磁感应强度为1B）后，再进入偏转磁场（磁感应强度为2B），最后打在照相底片的 c、d 两点，不计各种粒子受到的重力。下列说法正确的是（）A.1B垂直纸面向里，131I和127I在偏转磁场中的轨道半径之比为 127131B.1B垂直纸面向里，131I和127I在偏转磁场中的轨道半径之比为127:131C.1B垂直纸面向外，131I和127I在偏转磁场中的轨道半径之比为 131127D.
42、1B垂直纸面向外，131I和127I在偏转磁场中的轨道半径之比为131:127【答案】C49 如图所示，a、b、c、d 四种正离子（不计重力）垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里，a、b 分别向上、下极板偏转，c、d 沿直线通过该区域后进入另一匀强磁场，分别沿不同半径做圆周运动，则（）A.平行板电容器的上极板电势低B.c、d 两离子的比荷不同C.c、d 两离子的电荷量一定不同D.a、b 两离子的电荷量一定不同【答案】B50 如图所示是质谱仪的工作原理示意图；带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B、电场的电场强度为 E
43、，平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片12A A，其中 OP 与速度选择器的极板平行。平板 S 下方有磁感应强度大小为0B的匀强磁场，方向垂直于纸面向外，通过狭缝 P 的粒子最终打在胶片12A A上的 D 点，且PDL，不计带电粒子所受的重力及粒子间的相互作用力，下列表述正确的是（）A.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里B.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EBC.该粒子的比荷02qEmBB LD.若改变加速电场的电压 U，粒子一定能通过狭缝 P 打在胶片上【答案】BC511922 年，英国物理学家阿斯顿（Wi11iam Aston）因发明了质谱仪荣获了诺贝尔化学奖。
44、若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（）A该束带电粒子带负电B速度选择器的 P1 极板带负电C在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，比荷mq越小【答案】D52 如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场 B 和匀强电场 E组成的速度选择器，然后粒子通过平板 S 上的狭缝 P，进入另一匀强磁场 B，最终打在 AlA2上下列表述正确的是A.粒子带负电B.所有打在 AlA2上的粒子，在磁场 B中运动时间都相同C.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于BED.粒子打在 AlA2上的位置越靠近 P，粒子的比荷m
45、q越大【答案】CD53 如图所示，一个质量为 m、电荷量为 e 的粒子从容器 A 下方的小孔 S 无初速度地飘入加速电场，经加速后竖直向下垂直磁场边界从 N 点进入磁感应强度为 B的匀强磁场中，最后垂直打在距入射点 N 为 d 的底片上的 M 点。粒子重力不计，则（）A.粒子进入磁场时的速率deBvmB.粒子在磁场中运动的时间2 mteBC.加速电场的电势差228ed BUmD.若加速电场的电压 U 增大一倍，d 也增大一倍【答案】C54 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图速度选择器（也称滤速器）中场强 E 的方向竖直向下，磁感应强度 B1 的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度
46、B2 的方向垂直纸面向外。在 S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 E 和 B1 入射到速度选择器中，若 m 甲=m 乙 m 丙=m 丁，v 甲 v 乙=v 丙 v 丁，在不计重力的情况下，则分别打在 P1、P2、P3、P4 四点的离子分别是：（）A甲丁乙丙B甲乙丙丁C丙丁乙甲D甲乙丁丙【答案】A55 如图是质谱仪的工作原理示意图现有一束几种不同的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器（速度选择器内有相互正交的匀强电场 E 和匀强磁场 B1），离子束保持原运动方向未发生偏转接着进入另一匀强磁场 B2，发现这些离子分成几束由此可得结论()A速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内B这些离
47、子通过狭缝P的速率都等于B1/EC这些离子的电量一定不相同D这些离子的比荷一定不相同【答案】D56 如图所示是质谱仪的工作原理示意图。三个带电粒子先后从容器 A 正下方的小孔1S飘入电势差为 U 的加速电场，其初速度大小都几乎为零，然后都竖直向下经过加速电场，分别从小孔2S离开，再从小孔3S沿着与磁场垂直的方向竖直向下进入水平向外的匀强磁场中，最后打到照相底片 D 上的不同位置。整个装置放在真空中，均不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力。根据图中三个带电粒子在质谱仪中的运动轨迹，下列说法正确的是（）A.三个带电粒子均带正电荷B.加速电场的电场强度方向竖直向上C.三个带电粒子进入磁场的动能与
48、带电量成正比D.三个带电粒子的比荷一定相同【答案】AC57 质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子 a、b 质量不同、电荷量相同。a、b 两种粒子从容器 A 下方的小孔1S，飘入电势差为 U 的加速电场，其初速度可视为 0，然后经过2S沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场。a、b 两种粒子分别打到照相底片 D 上的 M 和 N处，关于 a、b 两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（）A.两种粒子的动能不相同B.a 粒子的速度大于 b 粒子的速度C.a 粒子受到的洛伦兹力大于 b 粒子受到的洛伦兹力D.a 粒子的运动时间大于 b 粒子的运动时间【
49、答案】D58 质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，在容器 A 中有互为同位素的两种原子核，它们可从容器 A 下方的小孔1S无初速度飘入加速电场，经小孔3S垂直进入匀强磁场，分别打到 M、N 两点，距离3S分别为12xx、。则分别打到 M、N 的两种粒子，在磁场中运动的周期之比为（）A.12xxB.12xxC.2122xxD.2221xx【答案】C59 如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成若静电分析器通道中心线的半径为 R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为 E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向外一质量为 m、电荷量为
50、 q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由 P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的 Q 点不计粒子重力下列说法正确的是（）A粒子一定带正电B加速电场的电压ERU21C直径qmERBPQ2D若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷【答案】ABD60 如图所示为质谱仪的示意图。电荷量和质量不同的离子从电离室 A 中“飘”出，从缝1S进入电势差恒定的加速电场中加速，然后从3S垂直进入匀强磁场 B中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上。已知质子从静止开始被加速电场加速，经磁场偏转后打在底片上的 P 点，某二价正离子从静止开始经相同的电场加速