3 . 质谱仪是检测和分离同位素的仪器。如图，速度选择器的磁感应强度为，方向垂直纸面向里，电场强度为。分离器中磁感应强度为，方向垂直纸面向外。离子室内充有大量氦的同位素离子，经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点平行于极板进入，选择出的部分离子通过小孔进入分离器的磁场中，在底片上形成3个有一定宽度分别对应、和三种离子的感光区域。第一片感光区域的中心到点的距离为。忽略离子的重力及相互间作用力，不计小孔的孔径。
（1）求沿直线运动通过速度选择器，并打在感光区域中心点离子的速度及比荷；
（2）以速度为从点射入的离子，其在速度选择器中的运动可视为速度为的匀速直线运动和速度为的匀速圆周运动的合运动﹐感光板上要出现3个有一定宽度的感光区域，求该速度选择器极板的最小长度；
（3）在（2）的情况下，为能区分3种离子，求该速度选择器的极板间最大间距。

4 . 如图所示，甲是质谱仪，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（       ）

A．甲图中，在三种同位素由静止加速进入磁场所形成的三条质谱线中，c对应的比荷最小

B．乙图中，可判断出A极板是发电机的正极

C．丙图中，粒子沿直线通过速度选择器时，粒子的速度与粒子的电荷量有关

D．丁图中，若导体为金属，则稳定时C板电势低

6 . 如图，一束正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，不计离子间的相互作用，则说明这些正离子具有相同的（       ）

A．荷质比

B．动能

C．电荷

D．速度

7 . 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。其结构如图a所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。

1．加速器Ⅰ由S₁S₂两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板S₁带________电（选填“正”、“负”）。在下降过程中，离子的电势能________（选填“减少”、“增大”、“不变”）。如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板间电压________。
2．离子进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为U₂，两板长度为l，相距d。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。

（1）在图b中分别用F_B标出离子受到的磁场力的方向________；
（2）若要使速度为的粒子能离开速度选择器，则所加磁场的磁感强度________；
（3）若要使离开速度选择器的离子速度增大，则应_______磁感强度B（填“增大”或“减小”）。
3．若离子以速度v垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，如图c所示，其磁感应强度大小为B₀。离子在磁场力作用下做半圆周运动

（1）圆周运动的直径_______；
（2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小____

A.       B.       C.       D.无法比较

8 . 如图所示，质谱仪是分析研究同位素的重要工具。一离子经过电场加速，从O处以速度垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在M点。已知，求该离子：
（1）从O运动到M的时间；
（2）比荷大小。

9 . 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中只提高加速器的加速电压，粒子射出的最大动能变大

B．乙图中质谱仪可以区分同位素

C．丙图中霍尔元件载流子为电子，加上如图所示电流和磁场时

D．丁图中能被速度选择器筛选出的粒子速度都相等

10 . 质谱仪的工作原理示意图如图，其中速度选择器内的磁场与电场相互垂直，磁场的磁感应强度大小为B₁、方向垂直纸面向里，两板间的距离为d，电势差为U。一束质量为m、带电荷量为q的粒子通过速度选择器之后，从O点垂直于磁场方向射入磁感应强度大小为B₂、方向垂直纸面向外的匀强磁场，运动半个周期后打在照相底片上。不计粒子重力。

（1）求粒子进入磁场B₂时的速度大小v。

（2）求粒子在磁场B₂中运动的轨道半径R。

（3）若通过速度选择器的粒子P₁、P₂是互为同位素的两种原子核，P₁粒子打到照相底片的A点，P₂粒子打到照相底片的C点，且OA=2AC。求粒子P₁、P₂的质量之比m₁∶m_2.