考点强化练14 带电粒子在组合场中的运动
一、选择题(1～3题为单选题，4～5题为多选题)
1．(2015•沈阳模拟)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器a下方的小孔s无初速度飘入电势差为u的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片d上，形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是( )
a．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
b．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
c．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚
d．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚
答案：a
解析：氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e，经过加速电场，由动能定理有：eu＝ek＝12mv2，故进入磁场中的动能相同，b项错；且质量越大的离子速度越小，故a项正确；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evb＝mv2r，解得：r＝mveb＝2meueb，可见，质量越大的圆周运动半径越大，d项错；在磁场中运动时间均为半个周期，t＝πrv＝πmeb，可见离子质量越大运动时间越长c项错。
2．如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为u1的电场加速后，射入两水平放置、电势差为u2的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的m、n两点间的距离d随着u1和u2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)( )
a．d随u1变化，d与u2无关
b．d与u1无关，d随u2变化
c．d随u1变化，d随u2变化
