高考物理100考点最新模拟题千题精练专题3.17质谱仪（基础篇）（电磁部分）

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1、专题3.17质谱仪（基础篇）一．选择题1．（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．2D．【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

2、得：qU＝﹣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

3、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？2.(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

4、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＝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。3．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

5、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＝ERC．直径PQ＝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，

6、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＝，又有电场力使粒子加速运动，则有qU＝mv2，从而解得：U＝，故B正确；根据洛伦兹力提供向心力，则有：qvB＝，结合上式可知，PQ＝，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．4.(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，

7、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（）SB2P1P2P3P4B1A．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

8、而向下偏，则丁向上偏转，选项A正确。5.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D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大【参考答