质谱仪

质谱仪通常用作分离和检测物质组成，一般由加速电场、速度选择器、偏转磁场、质谱仪底片等组成。

如图甲所示，一束含有多种成份的带电粒子（其所受重力均可忽略），无初速从O点进入加速电场，此电场中有O、a、b三点，沿着水平方向（x轴）上该三点的电势φ变化如图乙所示，经电场加速后进入速度选择器，最后，部分粒子经半个圆周的偏转射到质谱仪底片上。通过计算机的处理，可分析粒子成份。

【小题1】带电粒子的加速

（1）a、b两点的电场强度大小______。

A．E_a>E_b             B．E_a＜E_b             C．E_a=E_b             D．无法确定

（2）若某带电粒子的电荷量为q，质量为m。则经过加速电场后，粒子离开加速电场时的速度v=______。（图中φ₀已知）

【小题2】速度选择器

速度选择器中有垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B₁，上下两极板之间的电势差为U，板间距为d，两板间可视为匀强电场。不考虑粒子的重力，经加速电场加速的粒子从极板的正中央进入速度选择器。

（1）若粒子能水平匀速通过速度选择器，则粒子的速度大小v′=______。

（2）若粒子不能水平匀速通过速度选择器，则粒子______（选填“会”或“不会”）在速度选择器中做匀变速曲线运动。

【小题3】质谱仪检测

不同的带电粒子匀速通过速度选择器后就能进入磁感应强度为B₂的匀强偏转磁场，磁场方向垂直于纸面向里。

（1）若某种粒子通过速度选择器后的速度为v₀，电荷量为e，质量为m。通过推导，写出该粒子偏转到质谱仪底片上的坐标Y的表达式；

（2）实际上，加速电场的电势差是不稳定的，会在区间[φ₀-ΔU，φ₀＋ΔU ]内浮动。 现有某粒子和它的同位素，它们的电荷量相同，质量之比为1：2。调节速度选择器的参数，先后使这两个粒子匀速通过并进入偏转磁场发生偏转，为了不让这两个粒子落在底片上的位置重叠，通过计算，求出φ₀：ΔU的取值范围。