Question

【題目】如圖所示為一種質譜儀的工作原理示意圖，此質譜儀由以下幾部分構成：離子源、加速電場、靜電分析器、磁分析器、收集器，靜電分析器通道中心線半徑為R，，通道內有均勻輻射電場，在中心線處的電場強度大小為E；磁分析器中分布著方向垂直于紙面，磁感應強度為B的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發出一個質量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經加速電場加速后進入靜電分析器，沿中心線MN做勻速圓周運動，而后由P點進入磁分析器中，最終經過Q點進入收集器．下列說法中正確的是（ ）

A. 磁分析器中勻強磁場方向垂直于紙面向內

B. 加速電場中的加速電壓

C. 磁分析器中圓心O2到Q點的距離

D. 任何離子若能到達P點，則一定能進入收集器

Answer 1

【答案】BC

【解析】A、離子在磁分析器中沿順時針轉動，所受洛倫磁力指向圓心，根據左手定則，磁分析器中勻強磁場方向垂直于紙面向外，故A錯誤；
B、離子在靜電分析器中做勻速圓周運動，根據牛頓第二定律有： ，
設離子進入靜電分析器時的速度為v，離子在加速電場中加速的過程中，由動能定理有： ，解得： ，B正確；
C、離子在磁分析器中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律有： ，解得： ，則： ，故C正確；
D、由B可知： ，R與離子質量、電量無關；離子在磁場中的軌道半徑： ，離子在磁場中做圓周運動的軌道半徑與電荷的質量和電量有關，能夠到達P點的不同離子，半徑不一定都等于d，不一定能進入收集器，故D錯誤。