2021年高考物理100考点模拟题千题精练-专题3.24-质谱仪选择题(原卷版)(附解析)

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第三部分磁场专题3.24质谱仪选择题（基础篇）一．选择题1．（2020陕西咸阳一模）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2.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。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF＝eq\r(3)R，则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)A.eq\f(8U,R2B2)B.eq\f(4U,R2B2)C.eq\f(6U,R2B2)D.eq\f(2U,R2B2)3.（2019江西南昌三模）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（H）在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子（He）在入口处从静止开始被同一电场加速，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倍数是（）A． B． C．2 D．4.(2016·北京东城区模拟)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是()A.组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外5．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U＝eq\f(1,2)ERC．直径PQ＝eq\f(2,B)eq\r(qmER)D．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6.(2016洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”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，速度关系满足，它们的重力均可忽略，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是SSB2P1P2P3P4B1A．甲丁乙丙 B．乙甲丙丁C．丙丁乙甲 D．丁甲丙乙7.如图所示，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(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为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(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是()A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq\f(E,B)D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷eq\f(q,m)越大8.（2020百校联盟模拟2）如图所示为质谱仪的结构原理图带有小孔的两个水平极板、间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒内可以产生质子和氚核，它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场，在磁场中运动半周后打到底片上。不计质子和氚核的重力及它们间的相互作用。则下列判断正确的是（）A.质子和氚核在极板、间运动的时间之比为B.质子和氚核在磁场中运动的时间之比为C.质子和氚核在磁场中运动的速率之比为D.质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为9.（2020高考仿真冲刺卷）质谱仪是一种测量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,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场.该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切在E点.离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为q,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断()A.离子束带负电B.x越大,则离子的比荷一定越大C.到达x=R处的离子在匀强磁场运动时间为D.到达x=R处的离子质量为10．（2020高考信息卷）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，下列说法中正确的是A．加速电场的电压U＝ERB．极板M比极板N电势低C．直径PQ＝D．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷11.分离同位素时，为提高分辨率，通常在质谱仪内的磁场前加一扇形电场。扇形电场由彼此平行、带等量异号电荷的两圆弧形金属板形成，其间电场沿半径方向。被电离后带相同电荷量的同种元素的同位素离子，从狭缝沿同一方向垂直电场线进入静电分析器，经过两板间静电场后会分成几束，不考虑重力及离子间的相互作用，则()A．垂直电场线射出的离子速度的值相同B．垂直电场线射出的离子动量的值相同C．偏向正极板的离子离开电场时的动能比进入电场时的动能大D．偏向负极板的离子离开电场时动量的值比进入电场时动量的值大12、(2018·江西五校联考)(多选)如图所示，含有eq\o\al(1,1)H(氕核)、eq\o\al(2,1)H(氘核)、eq\o\al(4,2)He(氦核)的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点．则()A．打在P1点的粒子是eq\o\al(4,2)HeB．打在P2点的粒子是eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(4,2)HeC．O2P2的长度是O2P1长度的2倍D．粒子在偏转磁场中运动的时间都相等13.现有一种质谱仪如图所示,离子化室存在一些初速度为零的正离子。正离子经高压电源加速,加速后通过圆形磁场室(内为匀强磁场)、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到正离子比荷(),进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场室的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是()A.高压电源A端应接电源的正极B.磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里C.两种一价正离子X1,X2(X1质量大于X2)同时进入磁场室后,出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ,则轨迹I一定对应X2D.若磁场室内的磁感应强度大小为B,当记录仪接收到一个明显的信号时,与该信号对应的离子比荷为14.(2016·全国卷Ⅰ·15)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3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．14415．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强度分别为B和平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片平板S下方有强度为的匀强磁场。下列表述不正确的是（）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外C.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小16．某种质谱仪的原理如图所示。高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间，板间有方向如图，大小为E的匀强电场，还有垂直于纸面，磁感应强度为B1的匀强磁场(图中未画出)。符合条件的原子核能从C点沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区，磁感应强度大小为B2，方向垂直于纸面向外。接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上，其位置由OP与OD的夹角θ描述。不考虑原子核所受重力对运动的影响，下列说法正确的是()A.B1方向垂直于纸面向外B.能从C点进入圆形磁场的原子核的速度为C.若某原子核的原子序数为Z，实验中接收器在θ所对应位置能接收原子核，则该原子核的质量m为D.现用此仪器分析氢的同位素，若在θ=120°的位置能接收到氕核，那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核17．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磁感应强度为B和匀强电场电场强度为E组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场磁感应强度为，最终打在上，下列表述正确的是（）A.粒子带负电B.所有打在上的粒子，在磁感应强度为的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在上的位置越靠近P，粒子的比荷越大

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第三部分磁场专题3.24质谱仪选择题（基础篇）一．选择题1．（2020陕西咸阳一模）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【参考答案】A【名师解析】根据qU=mv2得，v=．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，根据动能定理可知Ek=qU，故动能相同，故B错误；时间为t=T=，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；进入偏转磁场有qvB=m，

解得：R=mv/qB=，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。

【关键点拨】。

根据动能定理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，再根据洛伦兹力提供向心力求出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．

解决本题的关键知道根据动能定理求出速度，知道速度与比荷有关，以及知道根据qvB=m可求出轨道半径与比荷有关．2.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。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF＝eq\r(3)R，则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)A.eq\f(8U,R2B2)B.eq\f(4U,R2B2)C.eq\f(6U,R2B2)D.eq\f(2U,R2B2)【参考答案】C【名师解析】设离子被加速后获得的速度为v，由动能定理有qU＝eq\f(1,2)mv2，由几何知识知，离子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r＝eq\f(\r(3)R,3)，又Bqv＝meq\f(v2,r)，可求eq\f(q,m)＝eq\f(6U,R2B2)，故C正确。3.（2019江西南昌三模）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（H）在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子（He）在入口处从静止开始被同一电场加速，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倍数是（）A． B． C．2 D．【参考答案】B【命题意图】本题考查质谱仪、动能定理、洛伦兹力和牛顿运动定律及其相关知识点。【解题思路】粒子在加速电场中加速，由动能定理得：qU＝mv2﹣0，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：B＝，设质子质量为m，质子电荷量为e，则α粒子质量为4m，电荷量为4e，为使质子和α粒子在入口处从静止开始被同一电场加速，经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，所需要的匀强磁场的磁感应强度之比为：==，所以若换作α粒子（He）在入口处从静止开始被同一电场加速，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倍，选项B正确。【试题拓展】此题可以多方面拓展。若加速电场和使粒子偏转的匀强磁场磁感应强度不变，则质子和α粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径之比为多少？若质子和α粒子以相同的速度射入匀强磁场，则质子和α粒子经过的加速电场电压之比为多少？在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径之比为多少？若质子和α粒子以相同的动量射入匀强磁场，则质子和α粒子经过的加速电场电压之比为多少？在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径之比为多少？4.(2016·北京东城区模拟)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是()A.组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外【参考答案】C【名师解析】由左手定则知，A、B离子均带正电，A错误；两束离子经过同一速度选择器后的速度相同，在偏转磁场中，由R＝eq\f(mv,qB)可知，半径大的离子对应的比荷小，但离子的质量不一定相同，故选项B错误，C正确；速度选择器中的磁场方向应垂直纸面向里，D错误。5．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U＝eq\f(1,2)ERC．直径PQ＝eq\f(2,B)eq\r(qmER)D．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【参考答案】ABD【名师解析】由左手定则可知，粒子带正电，而粒子在MN间被加速，故A正确；根据电场力提供向心力，则有qE＝eq\f(mv2,R)，又有电场力使粒子加速运动，则有qU＝eq\f(1,2)mv2，从而解得：U＝eq\f(ER,2)，故B正确；根据洛伦兹力提供向心力，则有：qvB＝eq\f(mv2,r)，结合上式可知，PQ＝eq\f(2,B)eq\r(\f(ERm,q))，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说明运动的直径相同，由于磁场，电场与静电分析器的半径不变，则该群离子具有相同的比荷，故C错误，D正确．6.(2016洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”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，速度关系满足，它们的重力均可忽略，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是SSB2P1P2P3P4B1A．甲丁乙丙 B．乙甲丙丁C．丙丁乙甲 D．丁甲丙乙【参考答案】A【名师解析】：乙丙速度相等，通过速度选择器，进入磁场B2，由半径公式，质量大半径大，P3、P4对应的离子是乙丙；甲的速度小于丁的速度，在速度选择器中，甲的洛伦兹力小于乙的洛伦兹力，甲的电场力大于洛伦兹力而向下偏，则丁向上偏转，选项A正确。7.如图所示，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(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为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(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是()A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq\f(E,B)D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷eq\f(q,m)越大【参考答案】CD【名师解析】根据粒子在磁感应强度为B′的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电，A错误；带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力等大反向，Eq＝Bqv，可得v＝eq\f(E,B)，C正确；由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得r＝eq\f(mv,Bq)，则eq\f(q,m)＝eq\f(v,Br)，越靠近P，r越小，粒子的比荷越大，D正确；所有打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B′的磁场中都只运动半个周期，周期T＝eq\f(2πm,B′q)，比荷不同，打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间不同，B错误。8.（2020百校联盟模拟2）如图所示为质谱仪的结构原理图带有小孔的两个水平极板、间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒内可以产生质子和氚核，它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场，在磁场中运动半周后打到底片上。不计质子和氚核的重力及它们间的相互作用。则下列判断正确的是（）A.质子和氚核在极板、间运动的时间之比为B.质子和氚核在磁场中运动的时间之比为C.质子和氚核在磁场中运动的速率之比为D.质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为【参考答案】AD【命题意图】本题以质谱仪的结构原理为背景，考查带电粒子在电场中的加速和带电粒子在磁场中的偏转等知识。【解题思路】粒子在电场中做初速度为零的匀加速动，则有，得故质子和氚核在极板间运动的时间之比，A项正确；公式得，C项错误；带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，质子和氚核在磁场中均运动半个周期，则质子和氚核在磁场中运动的时间之比，B项错误；由公式得质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比，D项正确。9.（2020高考仿真冲刺卷）质谱仪是一种测量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,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场.该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切在E点.离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为q,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断()A.离子束带负电B.x越大,则离子的比荷一定越大C.到达x=R处的离子在匀强磁场运动时间为D.到达x=R处的离子质量为【参考答案】.CD【名师解析】带电粒子在加速电场中做匀加速直线运动,设加速后的速度大小为v,根据动能定理有qU=mv2-0,解得v=,然后匀速运动到E点进入有界磁场中,其运动轨迹如图所示:粒子从E点进入有界磁场中做匀速圆周运动,再沿直线做匀速直线运动到N点,由左手定则可判断,粒子带正电,故A错误;由qvB=m,则r=,x越大则r越大,则比荷越小,故B错误;在△ENO中tanθ=,当x=R时,解得θ=60°,设带电粒子运动的轨迹圆的半径为r,根据数学知识有r=R,解得m=,由t=T=×,由几何关系知圆弧圆心角α=120°,联立可得t=,故C,D正确.10．（2020高考信息卷）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，下列说法中正确的是A．加速电场的电压U＝ERB．极板M比极板N电势低C．直径PQ＝D．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷【参考答案】D【名师解析】在加速电场中，由动能定理得Uq＝eq\f(1,2)mv2－0，粒子在静电分析器中做圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得qE＝meq\f(v2,R)，解得U＝eq\f(1,2)ER，故A错误；因为粒子在磁场中从P点运动到Q点，因此由左手定则可知粒子带正电；在加速电场中受到的电场力向右，所以电场线方向向右，则M板为正极，M板的电势高于N板电势，故B错误；粒子在磁分析器中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得，P、Q两点间的距离，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，则粒子做圆周运动的直径相等，根据PQ的表达式可知，粒子的比荷相等，故C错误，D正确。11.分离同位素时，为提高分辨率，通常在质谱仪内的磁场前加一扇形电场。扇形电场由彼此平行、带等量异号电荷的两圆弧形金属板形成，其间电场沿半径方向。被电离后带相同电荷量的同种元素的同位素离子，从狭缝沿同一方向垂直电场线进入静电分析器，经过两板间静电场后会分成几束，不考虑重力及离子间的相互作用，则()A．垂直电场线射出的离子速度的值相同B．垂直电场线射出的离子动量的值相同C．偏向正极板的离子离开电场时的动能比进入电场时的动能大D．偏向负极板的离子离开电场时动量的值比进入电场时动量的值大【参考答案】D【名师解析】垂直电场线射出的离子，在电场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有Eq＝meq\f(v2,r)，解得eq\f(1,2)Eqr＝eq\f(1,2)mv2，同位素的质量不同，所以垂直电场线射出的离子动能的值相同，速度不同，动量不同，A、B错误；偏向正极板的离子离开电场时克服电场力做功，动能比进入电场时的小，C错误；偏向负极板的离子离开电场时，过程中电场力做正功，速度增大，动量增大，故比进入电场时动量的值大，D正确。12、(2018·江西五校联考)(多选)如图所示，含有eq\o\al(1,1)H(氕核)、eq\o\al(2,1)H(氘核)、eq\o\al(4,2)He(氦核)的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点．则()A．打在P1点的粒子是eq\o\al(4,2)HeB．打在P2点的粒子是eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(4,2)HeC．O2P2的长度是O2P1长度的2倍D．粒子在偏转磁场中运动的时间都相等【参考答案】BC【名师解析】带电粒子在沿直线通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，即：qvB＝qE，所以v＝eq\f(E,B)，可知从粒子速度选择器中射出的粒子具有相等的速度．带电粒子在磁场中做匀速直线运动，洛伦兹力提供向心力，所以：qvB＝eq\f(mv2,r)，所以：r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(m,q)·eq\f(v,B)，可知粒子的比荷越大，则运动的半径越小，所以打在P1点的粒子是eq\o\al(1,1)H，打在P2点的粒子是eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(4,2)He.故A错误，B正确；由题中的数据可得，eq\o\al(1,1)H的比荷是eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(4,2)He的比荷的2倍，所以eq\o\al(1,1)H的轨道的半径是eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(4,2)He的半径的eq\f(1,2)倍，即O2P2的长度是O2P1长度的2倍，故C正确；粒子运动的周期：T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)，三种粒子的比荷不相同，所以粒子在偏转磁场中运动的时间不相等．故D错误．13.现有一种质谱仪如图所示,离子化室存在一些初速度为零的正离子。正离子经高压电源加速,加速后通过圆形磁场室(内为匀强磁场)、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到正离子比荷(),进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场室的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是()A.高压电源A端应接电源的正极B.磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里C.两种一价正离子X1,X2(X1质量大于X2)同时进入磁场室后,出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ,则轨迹I一定对应X2D.若磁场室内的磁感应强度大小为B,当记录仪接收到一个明显的信号时,与该信号对应的离子比荷为=【参考答案】C【名师解析】离子带正电,经过高压电源区前的速度为零,那么,要使离子通过高压电源区,场强方向由B指向A,故高压电源A端应接电源的负极,故A错误;要使离子在磁场区域发生如题图所示偏转,那么,磁场方向应垂直纸面,离子进行顺时针圆周运动,故由左手定则可得,磁场方向垂直纸面向外,故B错误;离子经过高压电源区只受电场力作用,故由动能定理可得qU=mv2,所以有v=,离子在磁场中只受洛伦兹力作用,故离子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,故有Bvq=m,所以轨道半径r==,同位素的电荷量相同,故质量越大,轨道半径越大,由题图可得轨迹Ⅱ对应的轨道半径较大,故轨迹I一定对应X2,故C正确;由题图根据几何关系可得tan=,与该信号对应的离子比荷==,故D错误。14.(2016·全国卷Ⅰ·15)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3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【参考答案】D【名师解析】由qU＝eq\f(1,2)mv2得带电粒子进入磁场的速度为v＝eq\r(\f(2qU,m))，结合带电粒子在磁场中运动的轨迹半径R＝eq\f(mv,Bq)，联立得到R＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，由题意可知，该离子与质子在磁场中具有相同的轨道半径和电荷量，故离子和质子的质量之比eq\f(m离子,m质子)＝144，故选D.15．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强度分别为B和平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片平板S下方有强度为的匀强磁场。下列表述不正确的是（）A.质谱仪是分析同位素的