1 . 如图为某一类型质谱仪的结构示意图，在两平行电极板间有一匀强电场，电场强度为E，在电极板的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能让没有偏向的带电粒子穿过，整个仪器置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。一带电粒子由电极板的左端，对准小孔、平行于电极板射入，从小孔射出后，粒子打在板上距离小孔为d的位置，忽略粒子重力，则此粒子的比荷为（       ）

A．

B．

C．

D．

2 . 如图所示是某种质谱仪的结构简化图。质量为m、电荷量为+q的粒子束恰能沿直线通过速度选择器，并从环状D形盒的中缝（宽度略大于粒子直径）射入磁感应强度为B₀、方向垂直纸面指向里的环形磁场区域。环状D形盒的外半径为2R，内半径为R，外壳的厚度不计，出口M、N之间放置照相底片，底片能记录粒子经过出口时的位置。已知速度选择器中电场强度大小为E，方向水平向左，磁感应强度大小为B（磁场方向未画出）。不计粒子重力，若带电粒子能够打到照相底片，求：
（1）B的方向以及粒子进入环形D形盒时的速度大小；
（2）环状D形盒中的磁感应强度B₀的大小范围。
   

3 . 阿斯顿最早设计了质谱仪，并用它发现了氖20（²⁰Ne）和氖22（²²Ne），证实了同位素的存在。一种质谱仪的结构可简化为如图所示，半圆柱形通道水平放置，其上下表面内半径均为R、外半径均为3R，该通道内存在方向竖直向上的匀强磁场，正对着通道出口处放置一张照相底片，记录粒子从出口射出时的位置。粒子源释放出的²⁰Ne和²²Ne，加速后垂直通过速度选择器的正交电磁场，磁感应强度大小为B₀、电场强度大小为E₀，接着垂直于通道入口从中缝MN进入磁场区，其中²⁰Ne恰能击中照相底片的正中间位置。已知²⁰Ne质量为m₁，²²Ne质量为m₂，带电量均为q（q>0），不计粒子重力，求：
（1）粒子通过速度选择器的速度v；
（2）通道中匀强磁场的磁感应强度的大小B₁；
（3）调节速度选择器的电场强度大小，可改变粒子击中照相底片的位置，为了保证两种粒子都能击中照相底片，电场强度可调节最大值E_m的大小。
   

4 . 如图所示为现代科技在电磁场中的两种物理模型示意图，关于这两种模型及其应用的描述，下列说法正确的是（　　）

A．图甲是质谱仪结构模型，若仅增大粒子的比荷，则粒子打在胶片上的位置与狭缝距离变大

B．图甲是质谱仪结构模型，若仅增大磁感应强度，则粒子打在胶片上的位置与狭缝距离变大

C．图乙是回旋加速器模型，要增大粒子的最大动能，必同时增大电压和磁感应强度

D．图乙是回旋加速器模型，要增大粒子的最大动能，可同时增大D型盒的半径和磁感应强度

5 . 如图所示，大量不同的带电粒子从左边容器中的小孔进入电势差为的加速电场，其初速度几乎为，加速后经过小孔进入速度选择器，选择器中存在正交的匀强电场和匀强磁场，场强和磁感强度分别为和，粒子沿直线通过选择器，再垂直进入右边磁感应强度为的匀强磁场中，做匀速圆周运动打在底片上，则（　　）

A．打在底片上不同位置的粒子是因为粒子比荷不同

B．打在底片上不同位置的粒子是因为进入右边磁场速度不同

C．如果速度选择器平行板电量不变，板间距增大，能沿直线通过选择器的粒子速度变小

D．如果增大速度选择器中磁场的磁感应强度，能沿直线通过选择器的粒子速度变小

6 . 如图所示，一质量为m、电荷量为q（）的粒子以速度进入速度选择器，速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为，粒子沿直线射出速度选择器后进入静电分析器，静电分析器两端中心位置M和N处各有一个小孔，通道中心轴线的半径为R，通道内存在均匀辐向电场，粒子从孔射出后沿半径方向进入环形匀强磁场且恰好未进入内侧小圆区域。已知环形磁场的外半径为R，内半径为，不计粒子重力。可能用到的数据：tan22.5°=0.4，sin53°=0.8。求：
（1）速度选择器和静电分析器中的电场强度大小E₁和E₂；
（2）环形磁场的磁感应强度大小B₂及粒子在环形磁场中的运动时间t。

7 . 如图所示，有三个离子沿图中虚线轨迹运动，最终分别打在挡板上的、和处，由此可判定（　　）

A．三个离子的速率大小关系为

B．三个离子的速率大小关系为

C．三个离子的比荷大小关系为

D．三个离子的比荷大小关系为

8 . 如图所示为质谱仪结构简图，质量数分别为40和46的正二价钙离子先经过电场加速（初速度忽略不计），接着进入匀强磁场，最后打在底片上。实际加速电压通常不是恒定值，而是有一定范围。若加速电压取值范围为（U - U，U + U），两种离子打在底片上的区域恰好不重叠，则的值约为（     ）

A．0.07

B．0.10

C．0.14

D．0.17

9 . 英国实验物理学家阿斯顿当年为了证明同位素的假说，设计了多种质谱仪测量同位素的比荷（粒子电量q与质量m之比）。请结合物理学相关原理，尝试从理论上提出一种质谱仪的设计方案以实现下列功能。
功能一：使带电粒子获得一定的速度。
功能二：让粒子通过一个速度选择器，只留下特定速度的粒子，排除其他速度粒子的干扰。
功能三：让带电粒子进入磁场发生偏转。
记录粒子的运动轨迹，进而求得粒子的比荷。

10 . 如图所示，在间距为d的平行极板M、N上加一定的电压，从而在极板间形成一个匀强电场，同时在此区域加一个与匀强电场垂直的匀强磁场B。当带电粒子从进入这一区域后，只有具有某个速度大小的粒子才能从通过，这样的装置叫做速度选择器。带电粒子在进入速度选择器前，先在一加速电场中加速，加在形成此加速电场的两极板P、Q上的电压为。粒子所受的重力忽略不计。
（1）试问：从小孔进入速度选择器的粒子，需要具有怎样的速度才能顺利通过小孔；
（2）带电粒子的电荷量与质量的比叫做比荷，它反映了带电粒子的一个基本属性，在科学研究中具有重要的意义、试借助本题提供的物理量，计算出该带电粒子比荷的表达式。