質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要儀器，如圖所示：從粒子源中放出的質量為m、電荷量為q的正離子(初...
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問題詳情：
質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要儀器，如圖所示：從粒子源中放出的質量為m、電荷量為q的正離子(初速為零，重力不計)，經電勢差為U的加速電場加速，剛出電場時測得離子束的電流為I，之後從Q處垂直進入一個磁感應強度為B的勻強電場，之後打到底片上P處，P、Q兩點距離為R.根據已知條件可知( )
A．該離子的質量為m＝
B．該離子在磁場中的運動時間為t＝
C．在離子從Q處進入磁場至到達P的時間內，*到底片上的離子數目為N＝
D．假如粒子源放出初速為零的氕(
H)、氘(
H)、氚(
H)三種離子，這三種離子會打在底片上三個不同位置
【回答】
AD
【解析】
離子經加速電場加速，由動能定理：qU=
mv2；幾何關係，r=R/2；聯立解得：m=
，故A正確；離子經加速電場加速後，離子在勻強磁場中作勻速圓周運動，由牛頓第二定律，則有：qvB=m
；根據週期為：
；離子從S處進入磁場到達P的所用時間為：
；又根據I=
；*到照相底片P上的離子數目為：N=
；聯立上幾式，解得：N=
，故BC錯誤；因q=e，由以上幾式，可解得：
；經同一加速電場後進入同一偏轉磁場，離子在磁場運動的半徑與離子的質量和電荷量的比值有關，該質譜儀的離子源能放出的氕（
H）、氘（
H）、氚（
H）三種離子的質量和電荷量的比值分別為：
、
、
，所以質譜儀能將它們分開，故D正確．故選AD．
【點睛】
本題綜合考查了動能定理和牛頓第二定律，通過洛倫茲力提供向心力求出質量的表達式，以及掌握電量與電流的關係，注意粒子在磁場中半徑與週期公式的內容．
知識點：質譜儀與迴旋加速器
題型：選擇題
