(2011?朝阳区一模)如图所示为某种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

2024-12-01 18:59:44
推荐回答(1个)
回答(1):

(1)离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有qE=m

v2
R

设离子进入静电分析器时的速度为v,离子在加速电场中加速的过程中,由动能定理有qU=
1
2
mv2

由①②解得E=
2U
R

(2)离子在磁分析器中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有qvB=m
v2
r

由题意可知,圆周运动的轨道半径
r=d                          ⑤
由②④⑤式解得B=
1
d
2mU
q

磁场方向为垂直纸面向外.                        
(3)设质量为0.9m的离子经加速电场加速后,速度为v′,由动能定理可得qU=
1
2
×0.9mv2

由②⑦式可得0.9mv'2=mv2
新离子进入电场时与O1的距离仍为R,新离子如果在电场中做半径为R的匀速圆周运动,所需要的向心力F=0.9m
v2
R

由①⑧⑨式可得F=qE
即该离子所受电场力,恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力,因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为R的匀速圆周运动,仍从N点射出.
由②④式可知,离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径r=
1
B
2mU
q
,与离子的质量有关,所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁场.  
答:(1)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E=
2U
R

(2)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小是B=
1
d
2mU
q
,方向垂直纸面向外;
(3)这个离子仍然在静电分析器中做半径为R的匀速圆周运动,仍从N点射出..