专题76 质谱仪（解析版）-2013高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第十三章磁场

专题 76 质谱仪

第一部分知识点精讲

(1)仪器功能

质谱仪是测量带电粒子质量(或比核)、分离同位素的仪器。

(2)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。

(3)工作原理

① 加速电场：qU＝mv2；

② 偏转磁场：qvB＝，l＝2r；

由以上两式可得：r＝， m＝，　＝。

第二部分最新高考题精选

1.（2019 年4月浙江选考）有一种质谱仪由静电分析器和磁分析器组成，其简化原理如图

所示。左侧静电分析器中有方向指向圆心 O、与 O点等距离各点的场强大小相同的径

向电场，右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电

分析器的右边界平行，两者间距近似为零。离子源发出两种速度均为 v0、电荷量均为

q、质量分别为 m和0.5m 的正离子束，从 M点垂直该点电场方向进入静电分析器。在

静电分析器中，质量为 m的离子沿半径为 r0的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，从

N点水平射出，而质量为 0.5m 的离子恰好从 ON 连线的中点 P与水平方向成 θ角射出，

从静电分析器射出的这两束离子垂直磁场方向射入磁分析器中，最后打在放置于磁分

析器左边界的探测板上，其中质量为 m的离子打在 O点正下方的 Q点。已知

OP=0.5r0，OQ=r0，N、P两点间的电势差 ,，不计重力和离子间相

互作用。

（1）求静电分析器中半径为 r0处的电场强度 E0和磁分析器中的磁感应强度 B的大小；

（2）求质量为 0.5m 的离子到达探测板上的位置与 O点的距离 l（用 r0表示）；

（3）若磁感应强度在（B— B△）到（B＋△B）之间波动，要在探测板上完全分辨出质量

为m和0.5m 的两東离子，求的最大值

【参考答案】（1），；（2）；（3）12%

【名师解析】

（1）径向电场力提供向心力：qE0= mv02/r0.

解得：

由，解得 B=mv0/qr0.

（2）由动能定理：

解得：

或

解得

（3）恰好能分辨的条件：

解得

2. （2016 高考全国理综乙）现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图

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.11 B.12

C.121 D.144

【参考答案】.D

【命题意图】本题考查动能定理、洛伦兹力、牛顿运动定律、匀速圆周运动及其相关的

知识点，意在考查考生运用相关知识分析解决带电粒子在电场中加速、在匀强磁场中做匀

速圆周运动问题的能力。

【解题关键】解答此题的关键点主要有二：一是利用动能定理列出带电粒子的加速运动方

程，利用洛伦兹力等于向心力列出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的方程；二是根

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