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图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图，其中，加速电场的电压为U，静电分析器中与圆心O1等距离的各点场强大小相等、方向沿径向，磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区
网友投稿 2022-10-29 00:00:00 零零社区
◎ 题目
图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图，其中，加速电场的电压为U，静电分析器中与圆心O
1
等距离的各点场强大小相等、方向沿径向，磁分析器中以O
2
为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右端面平行．由离子源发出的一质量为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，从M点垂直于电场方向进入静电分析器，沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动，从N点射出，接着由P点垂直磁分析器的左边界射入，最后垂直于下边界从Q点射出并进入收集器．已知Q点与圆心O
2
的距离为么求：
（1）磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向；
（2）静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
（3）现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变．试直接指出该离子进入磁分析器时的位置，它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧？
◎ 答案
（1）离子在加速电场中加速，设进入静电分析器的速度为v，根据动能定理 qU=
1
2
mv
2
①
离子射出静电分析器的速度仍为v，在磁分析器中，离子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，设轨道半径为r，根据牛顿定律：
qvB=m
mv
2
r
②
依题意知：r=d ③
由①、②、③式解得
B=
1
d
2mU
q
④
由左手定则得，磁场方向垂直于纸面向外
（2）在静电分析器中，离子在电场力作用下做匀速圆周运动，根据牛顿定律
qE=
mv
2
R
⑤
由①、⑤式解得
E=
2U
R
⑥
（3）该离子仍由P点垂直于磁场左边界进入磁分析器
该离子射出磁场的位置在Q点的左侧
答：（ 1）磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小为
1
d
2mU
q
，方向 由左手定则得，磁场方向垂直于纸面向外；
（2）静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小为
2U
R
；
（3）该离子射出磁场的位置在Q点的左侧．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图，其中，加速电场的电压为U，静电分析器中与圆心O1等距离的各点场强大小相等、方向沿径向，磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】，【动能定理】，【带电粒子在电场中运动的综合应用】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【带电粒子在匀强磁场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/338927.html
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