學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________…………○…………外…………○…………學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________…………○…………外…………○…………裝…………○…………訂…………○…………線…………○…………試卷第=page1212頁，總=sectionpages11頁試卷第=page1111頁，總=sectionpages1111頁質譜儀專項訓練卷一、選擇題（題型注釋）1．圖中所示為某種質譜儀的工作原理示意圖。此質譜儀由以下幾部分構成：粒子源N；P、Q間的加速電場；靜電分析器，即中心線半徑為R的四分之一圓形通道，通道內有均勻輻射電場，方向沿徑向指向圓心O，且與圓心O等距的各點電場強度大小相等；磁感應強度為B的有界勻強磁場，方向垂直紙面向外；膠片M。由粒子源發出的不同帶電粒子，經加速電場加速后進入靜電分析器，某些粒子能沿中心線通過靜電分析器并經小孔S垂直磁場邊界進入磁場，最終打到膠片上的某點。粒子從粒子源發出時的初速度不同，不計粒子所受重力。下列說法中正確的是A．從小孔S進入磁場的粒子速度大小一定相等B．從小孔S進入磁場的粒子動能一定相等C．打到膠片上同一點的粒子速度大小一定相等D．打到膠片上位置距離O點越遠的粒子，比荷越大2．A．質譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于，與粒子帶何種電荷無關D．帶電量相同的粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的質量越大3．1922年英國物理學家阿斯頓因質譜儀的發明、同位素和質譜的研究榮獲了諾貝爾化學獎．若速度相同的同一束粒子由左端射入質譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列相關說法中正確的是．A．該束帶電粒子帶正電；B．速度選擇器的P1極板帶負電C．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越小D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質量越大4．速度相同的一束粒子由左端射入質譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列相關說法中正確的是A．該束帶電粒子帶正電B．速度選擇器的P1極板帶負電C．能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于EB1D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫S0，粒子的比荷越大5．素的各種同位素從容器A下方的小孔S1進入加速電壓為U的加速電場可以認為從容器出來的粒子初速度為零．粒子被加速后從小孔S2進入磁感應強度為B的勻強磁場，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條質譜線．關于氫的三種同位素進入磁場時速率的排列順序和三條譜線的排列順序，下列說法中正確的是：A．氘氚B．氘氕C．abc三條譜線的排列順序是氕氘氚D．abc三條譜線的排列順序是氘氚氕6．如右圖是質譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場．下列表述正確的是A．質譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小7．如圖有一混合正離子束先后通過正交電場磁場區域I和勻強磁場區域Ⅱ，如果這束正離子束在區域I中不偏轉，進入區域Ⅱ后偏轉半徑又相同，則說明這些正子具有相同的()A．速度B．質量C．電荷D．比荷8．如圖是質譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2．平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場．下列說法正確的是（）A．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里B．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于B/EC．比荷（q/m）越大的粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫PD．粒子從P點運動到膠片A1A2的時間為2πm/qB09．質譜儀是一種測定帶電粒子質量或分析同位素的重要設備，它的構造原理如圖所示．離子源S產生的各種不同正離子束（速度可視為零），經MN間的加速電壓U加速后從小孔S1垂直于磁感線進入勻強磁場，運轉半周后到達照相底片上的P點．設P到S1的距離為x，則（）A．若離子束是同位素，則x越大對應的離子質量越小B．若離子束是同位素，則x越大對應的離子質量越大C．只要x相同，對應的離子質量一定相同D．只要x相同，對應的離子的比荷一定相等10．物理理論成果總要推動社會實踐科學的應用和發展，下列實踐成果中屬于應用了帶電粒子在磁場中的偏轉原理的是：（）A．回旋加速器B．避雷針C．電視顯像管D．驗電器【答案】AC11．1922年英國物理學家阿斯頓因質譜儀的發明、同位素和質譜儀的研究榮獲了諾貝爾化學獎。若一束粒子由左端射入質譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是：（）A．該束帶電粒子帶負電B．速度選擇器的P1極板帶負電C．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質量越大D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷q/m越小12．質譜儀的兩大重要組成部分是加速電場和偏轉磁場。如圖所示為質譜儀的原理圖，設想有一個靜止的質量為m、帶電量為q的帶電粒子(不計重力)，經電壓為U的加速電場加速后垂直進入磁感應強度為B的偏轉磁場中，帶電粒子打至底片上的P點，設OP=x，則在圖中能正確反映x與U之間的函數關系的是（）【答案】B13．質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示，離子源S產生的各種不同正離子束(初速度可看作為零)，經加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，可以判斷（）A．若離子束是同位素，則x越大，離子質量越小B．若離子束是同位素，則x越大，離子質量越大C．只要x相同，則離子的荷質比一定相同D．只要x相同，則離子質量一定相同14．質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示，離子源S產生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，可以判斷（）A．若離子束是同位素，則x越大，離子質量越大B．若離子束是同位素，則x越大，離子質量越小C．只要x相同，則離子質量一定相同D．只要x相同，則離子的荷質比一定相同15．如圖所示為質譜儀測定帶電粒子質量的裝置的示意圖．速度選擇器（也稱濾速器）中場強E的方向豎直向下，磁感應強度B1的方向垂直紙面向里，分離器中磁感應強度B2的方向垂直紙面向外．在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和B1入射到速度選擇器中，若，，在不計重力的情況下，則分別打在P1、P2、P3、P4四點的離子分別是（）A．乙甲丙丁 B．甲丁乙丙C．丙丁乙甲 D．丁甲丙乙16．質譜儀是一種測定帶電粒子質量或分析同位素的重要設備，它的構造原理如圖示．離子源S產生的各種不同正離子束（速度可視為零），經MN間的加速電壓U加速后從小孔S1垂直于磁感線進入勻強磁場，運轉半周后到達照相底片上的P點．設P到S1的距離為x，則A．若離子束是同位素，則x越大對應的離子質量越小B．若離子束是同位素，則x越大對應的離子質量越大C．只要x相同，對應的離子質量一定相同D．x相同，對應的離子的比荷可能不相等17．如圖所示，有A、B、C、D四個離子，它們帶等量的同種電荷，質量關系mA=mB<mC=mD，以不等的速度vA<vB=vC<vD進入速度選擇器后，只有兩種離子從速度選擇器中射出，進入B2磁場，由此可以判斷A．離子應帶負電B．進入B2磁場的離子是C、D離子C．到達b位置的是C離子D．到達a位置的是C離子18．質譜議的構造原理如圖所示．從粒子源S出來時的粒子速度很小，可以看作初速為零，粒子經過電場加速后進入有界的垂直紙面向里的勻強磁場區域，并沿著半圓周運動而達到照相底片上的P點，測得P點到入口的距離為x，則以下說法正確的是A．粒子一定帶正電B．粒子一定帶負電C．x越大，則粒子的質量與電量之比一定越大D．x越大，則粒子的質量與電量之比一定越小19．下圖是質譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經電壓U加速（在A點初速度為零）后，進入磁感應強度為B的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分別打在感光板S上的x1、x2處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則A．a的質量一定大于b的質量B．a的電荷量一定大于b的電荷量C．a運動的時間大于b運動的時間D．a的比荷大于b的比荷20．二十世紀初，卡文迪許實驗室(CavendishLaboratory)的英國物理學家阿斯頓首次制成了聚焦性能較高的質譜儀，并用此來對許多元素的同位素及其豐度進行測量，從而肯定了同位素的普遍存在?，F速度相同的一束粒子由左端射入質譜儀，其運動軌跡如圖所示，則下列相關說法中正確的是A．該束粒子帶負電B．速度選擇器的P1極板帶正電C．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質量越大D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷q/m越小21．如圖所示，一個質量為m、電荷量為e的粒子從容器A下方的小孔S，無初速度地飄入電勢差為U的加速電場，然后垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打在照相底片M上。下列說法正確的是：()A．粒子進入磁場時的速率B．粒子在磁場中運動的時間C．粒子在磁場中運動的軌道半徑D．若容器A中的粒子有初速度，則粒子仍將打在照相底片上的同一位置22．如圖所示，一個質量為m、電荷量為e的粒子從容器A下方的小孔S，無初速度地飄入電勢差為U的加速電場，然后垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打在照相底片M上。下列說法正確的是：()A．粒子進入磁場時的速率B．粒子在磁場中運動的時間C．粒子在磁場中運動的軌道半徑D．若容器A中的粒子有初速度，則粒子仍將打在照相底片上的同一位置23．質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示，離子源S產生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，則下列判斷正確的是（）A.若離子束是同位素（質子數相同質量數不同），x越大，離子質量越小B.若離子的荷質比q/m相同，如果加速電壓越大，則x越小C.只要x相同，則離子質量一定相同D.只要x相同，則離子的荷質比一定相同24．如圖所示是質譜儀工作原理的示意圖．帶電粒子a、b經電壓U加速(在A點的初速度為零)后，進入磁感應強度為B的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分別打在感光板S上的x1、x2處．圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則()A．a的質量一定小于b的質量B．a的電荷量一定大于b的電荷量C．在磁場中a運動的時間大于b運動的時間D．a的比荷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qa,ma)))大于b的比荷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qb,mb)))25．質譜儀是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具,如圖為質譜儀原理示意圖．現利用這種質譜議對氫元素進行測量．氫元素的各種同位素從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場,加速后垂直進入磁感強度為B的勻強磁場中．氫的三種同位素氕、氘、氚的電量之比為1：1：1，質量之比為1：2：3，它們最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質譜線”．關于三種同位素進入磁場時速度的排列順序和a、b、c三條“質譜線”的排列順序，下列判斷正確的是。A．進入磁場時速度從大到小排列的順序是氚、氘、氕B．進入磁場時速度從大到小排列的順序是氘、氚、氕C．a、b、c三條質譜線依次排列的順序是氘、氚、氕D．a、b、c三條質譜線依次排列的順序是氚、氘、氕26．如圖所示為測定帶電粒子比荷（）的裝置，粒子以一定的初速度進入并沿直線通過速度選擇器，速度選擇器內有相互正交的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度和電場強度速度選分別為B和E。然后粒子通過平板S上的狹縫P，進入另一勻強磁場，最終打在能記錄粒子位置的膠片AlA2上。下列表述正確的是 （） A．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里 B．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于 C．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大27．如圖15-5-20所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶同種電荷且電荷量相等，它們的速率關系為va＜vb=vc＜vd，質量關系為ma=mb＜mc=md.進入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，由此可以判定()A.射向P1的是a粒子B.射向P2的是b粒子C.射向A1的是c粒子D.射向A2的是d粒子28．如圖為質譜儀測定帶電粒子質量的裝置的示意圖．濾速器中場強E方向向下，磁感強度的方向垂直紙面向里，分離器中磁感強度的方向垂直紙面向外．在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和入射，若，不計重力，則分別打在四點的離子分別是[]A．甲乙丙丁B．甲丁乙丙C．丙丁乙甲D．甲乙丁丙二、填空題（題型注釋）29．如圖所示,離子源S產生質量為m,電荷量為q的離子,離子產生出來的速度很小,要以看做速度為0,產生的離子經過電壓U加速后,進入磁感強度為B的一勻強磁場,沿著半圓周運動到達P點,測得P點到入口處S1的距離為L,則N極板為________極板,此離子荷質比=_____________.四、計算題（題型注釋）30．（10分）有一種質譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔，內有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場，且與圓心O1等距各點的電場強度大小相等。磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區域內，分布著方向垂直于紙面的勻強磁場，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，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器。已知加速電場的電壓為U，磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B。（1）請判斷磁分析器中磁場的方向；（2）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小；（3）求磁分析器中Q點與圓心O2的距離d。31．質譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應強度為B1，板間距離為d；c為偏轉分離器，磁感應強度為B2，今有一質量為m，電量為+e的電子（不計重力），經加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動.求：（1）粒子的速度v；（2）速度選擇器的電壓U2；（3）粒子在磁感應強度為B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R.32．質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具.它的構造原理如圖所示，離子源S產生電荷量為q的某種正離子，離子產生時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經過電壓U加速后形成離子流，然后垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片P上。實驗測得，它在P上的位置到入口處S1的距離為a，離子流的電流為I。(1)在時間t內到達照相底片P上的離子的數目為多少？(2)這種離子的質量為多少？33．質譜儀是用來測定帶電粒子質量和分析同位素的重要裝置，在科學研究中具有重要應用。如圖所示是質譜儀工作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強磁場的磁感應強度為B1，方向垂直紙面向外。一束電荷量相同但質量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進入另一磁感應強度為B2、方向垂直紙面向外的勻強磁場。結果分別打在感光片上的a、b兩點，設a、b兩點之間距離為x，粒子所帶電荷量為q，且不計重力。aabB11B22＋－求：（1）該束帶電粒子的電性和速率？（2）打在a、b兩點的粒子的質量之差?34．質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具，它的構造如圖所示。設離子源S產生離子，離子產生出來時速度很小，可以看作速度為零。產生的離子經過電壓為U的電場加速后（圖中未畫出），進入一平行板電容器C中，電場E和磁場B1相互垂直，具有某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發生偏轉，而具有其他速度的離子發生偏轉。最后離子再進入磁感應強度為B2的勻強磁場，沿著半圓周運動，到達記錄它的照相底片上的P點，根據以上材料回答下列問題：（1）證明能穿過平行板電容器C的離子具有的速度為v=E/B1（2）若測到P點到入口S1的距離為x，證明離子的質量m=qB22x2/8U35．飛行時間質譜儀可對氣體分子進行分析。如圖所示，在真空狀態下，脈沖閥P噴出微量氣體，經激光照射產生電荷量為q、質量為m的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區，到達探測器。已知a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L。不計離子重力及進入a板時的初速度。（1）當a、b間的電壓為U1，在M、N間加上適當的電壓U2，使離子到達探測器。求離子到達探測器的全部飛行時間。（2）為保證離子不打在極板上，試求U2與U1的關系。36．一個質量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上（1）求粒子進入磁場時的速率。（2）求粒子照相底片D點到S3的距離37．如圖所示為一質譜儀的構造原理示意圖,整個裝置處于真空環境中,離子源N可釋放出質量均為m、電荷量均為q(q>0)的離子.離子的初速度很小,可忽略不計.離子經S1、S2間電壓為U的電場加速后,從狹縫S3進入磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外的勻強磁場中,沿著半圓運動到照相底片上的P點處,測得P到S3的距離為x.求:(1)離子經電壓為U的電場加速后的速度v;(2)離子的比荷(q/m)38．(12分)(2010·蘇州模擬)質譜儀可測定同位素的組成．現有一束一價的鉀39和鉀41離子經電場加速后，沿著與磁場和邊界均垂直的方向進入勻強磁場中，如圖所示．測試時規定加速電壓大小為U0，但在實驗過程中加速電壓有較小的波動，可能偏大或偏小ΔU.為使鉀39和鉀41打在照相底片上的區域不重疊，ΔU不得超過多少？(不計離子的重力)39．（8分）如圖所示是質譜儀示意圖，圖中離子源S產生電荷量為q的離子，經電壓為U的電場加速后，由A點垂直射人磁感應強度為B的有界勻強磁場中，經過半個圓周，打在磁場邊界底片上的P點，測得PA=d，求離子的質量m。40．