1 . 某质谱仪原理如图所示，I为粒子加速器，加速电压为U₁；II为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B₁，两板间距离为d；III为偏转分离器，磁感应强度为B₂。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），初速度为0，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子进入速度选择器的速度大小v；
（2）速度选择器的两板间的电压U₂；
（3）粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径R。

2 . 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱仪的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子（不计重力）由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．该束带电粒子带负电

B．速度选择器的上极板带负电

C．在磁场中运动半径越大的粒子，质量越大

D．在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小

3 . 某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力），由静止经加速电场加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）

A．粒子带负电

B．粒子离开加速器时的速度大小

C．速度选择器两板间的电压

D．粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径

4 . 如图所示，P、Q两平行金属板间存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，两板间的距离为d，电势差为U；金属板下方存在一有水平边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为。电荷量为q的带正电的粒子，以速度v垂直于电场和磁场匀速通过P、Q两金属板间，并沿垂直磁场方向进入金属板下方的磁场，做半径为R的匀速圆周运动。不计两极板电场的边缘效应及粒子所受的重力。求：
（1）P、Q两金属板间匀强磁场磁感应强度的大小；
（2）粒子的质量m。

5 . 如图所示，虚线是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为，匀强电场的场强为E，一足够大、中间有小孔的照相底片与虚线垂直，且小孔和在同一直线上，底片右侧偏转磁场的磁感应强度为。现有一个离子沿着虚线向右做匀速运动，穿过照相底片的小孔后在偏转磁场中做半径为R的匀速圆周运动，最后垂直打在底片上（不计离子重力）。
（1）求该离子沿虚线运动的速度大小v；
（2）求该离子的比荷；
（3）如果带电量都为q的两种同位素离子，先后都沿着虚线向右做匀速直线运动，穿过小孔后，再次落在底片上的间距为d，求这两种同位素离子的质量差。

6 . 质谱仪是一种分离和检测同位素的重要工具，其结构原理如图所示。区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为：区域Ⅱ为速度选择器，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，电场方向水平向左，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，一质量为m，电荷量为的粒子，初速度为零，经粒子加速器加速后，恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界的方向进入分离器后打在上的P点，空气阻力，粒子重力及粒子间相互作用力均忽略不计。
（1）求粒子进入速度选择器时的速度大小v；
（2）求速度选择器两极板间的电压；
（3）19世纪末，阿斯顿设计的质谱仪只由区域Ⅰ粒子加速器和区域Ⅲ偏转分离器构成，在实验中发现了氖22和氖20两种同位素粒子（两种粒子电荷量相同，质量不同），他们分别打在上相距为的两点。为便于观测。的数值大一些为宜，不计粒子从区域Ⅰ的上极板飘入时的初速度，请通过计算分析为了便于观测应采取哪些措施。

7 . 某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U₁；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B₁，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B₂。一质量为m，电荷量为+q的粒子，初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求
(1)粒子进入速度选择器的速度v；
(2)速度选择器的两极板电压U₂；
(3)OP之间的距离。

8 . 如图为某种质谱仪的结构的截面示意图，该种质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器及收集器组成．其中静电分析器由两个相互绝缘且同心的四分之一圆柱面的金属电极K₁和K₂构成，两柱面电极的半径分别为R₁和R₂，O₁点是圆柱面电极的圆心．S₁和S₂分别为静电分析器两端为带电粒子进出所留的狭缝．静电分析器中的电场的等势面在该截面图中是一系列以O₁为圆心的同心圆弧，图中虚线A是到K₁、K₂距离相等的等势线．磁分析器中有以O₂为圆心的四分之一圆弧的区域，该区域有垂直于截面的匀强磁场，磁场左边界与静电分析器的右边界平行．P₁为磁分析器上为带电粒子进入所留的狭缝，O₂P₁的连线与O₁S₁的连线垂直．
离子源不断地发出正离子束，正离子束包含电荷量均为q的两种质量分别为m、m′(m<m′<2m)的同位素离子，其中质量为m的同位素离子个数所占的百分比为α．离子束从离子源发出的初速度可忽略不计，经电压为U的加速电场加速后，全部从狭缝S₁沿垂直于O₁S₁的方向进入静电分析器．稳定情况下，离子束进入静电分析器时的等效电流为I．进入静电分析器后，质量为m的同位素离子沿等势线A运动并从狭缝S₂射出静电分析器，而后由狭缝P₁沿垂直于O₂P₁的方向进入磁场中，偏转后从磁场下边界中点P₂沿垂直于O₂P₂的方向射出，最后进入收集器．忽略离子的重力、离子之间的相互作用、离子对场的影响和场的边缘效应．

(1)求静电分析器中等势线A上各点的电场强度E的大小；
(2)通过计算说明质量为m′的同位素离子能否从狭缝S2射出电场并最终从磁场下边界射出；
(3)求收集器单位时间内收集的离子的质量M₀

9 . 如图所示，、两平行金属板间存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，两板间的距离为，电势差为；金属板下方存在一有水平边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为．电荷量为的带正电的粒子，以速度垂直于电场和磁场匀速通过、两金属板间，并沿垂直磁场方向进入金属板下方的磁场，做半径为的匀速圆周运动．不计两极板电场的边缘效应及粒子所受的重力．求：

（）、两金属板间电场场强的大小．
（）、两金属板间匀强磁场磁感应强度的大小．
（）粒子的质量．