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2024 高考物理二轮复习 80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型52 质谱仪模型
最新高考题
1.. （2023高考湖南卷） 如图，真空中有区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，
电场方向竖直向下（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里，等腰直角三角形CGF区域
（区域Ⅱ）内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。图中A、C、O三点在同一直线上，
AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同
的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域Ⅱ。若区域Ⅰ中电场强度
大小为E、磁感应强度大小为B，区域Ⅱ中磁感应强度大小为B，则粒子从CF的中点射
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出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为t。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在
0
区域Ⅱ中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（
）
A. 若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B，则t > t
1 0
B. 若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t > t
0
C. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为 ，则
D. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为 ，则2. （2019年4月浙江选考）有一种质谱仪由静电分析器和磁分析器组成，其简化原理如图
所示。左侧静电分析器中有方向指向圆心O、与O点等距离各点的场强大小相同的径
向电场，右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电
分析器的右边界平行，两者间距近似为零。离子源发出两种速度均为 v 、电荷量均为
0
q、质量分别为m和0.5m的正离子束，从M点垂直该点电场方向进入静电分析器。在
静电分析器中，质量为m的离子沿半径为r 的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，从
0
N点水平射出，而质量为0.5m的离子恰好从ON连线的中点P与水平方向成θ角射出，
从静电分析器射出的这两束离子垂直磁场方向射入磁分析器中，最后打在放置于磁分
析器左边界的探测板上，其中质量为 m 的离子打在 O 点正下方的 Q 点。已知
OP=0.5r ，OQ=r ，N、P两点间的电势差 , ，不计重力和离子间相
0 0
互作用。
（1）求静电分析器中半径为r 处的电场强度E 和磁分析器中的磁感应强度B的大小；
0 0
（2）求质量为0.5m的离子到达探测板上的位置与O点的距离l（用r 表示）；
0
（3）若磁感应强度在（B—△B）到（B＋ B）之间波动，要在探测板上完全分辨出质量
△
为m和0.5m的两東离子，求 的最大值
：3. （2016高考全国理综乙）现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图
所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后
从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经
匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12倍。此离子和质
子的质量比约为
A.11 B.12
C.121 D.144
4（2007年重庆理综）飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的
荷质比q/m.如图1,带正电的离子经电压为 U的电场加速后进入长度为 L的真空
图2
管AB,可测得离子飞越AB所用时间L .改进以上方法，如图2,让离子飞越AB后
1
进入场强为E（方向如图）的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端，
此时，测得离子从A出发后飞行的总时间t ,（不计离子重力）
2（1）忽略离子源中离子的初速度，①用t 计算荷质比;②用t 计算荷质比.
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（2）离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同，设两个荷质比都为q/m的离
子在A端的速度分别为v和v′（v≠v′）,在改进后的方法中，它们飞行的总
时间通常不同，存在时间差Δt. 可通过调节电场E使Δt=0. 求此时E的大小.
最新模拟题
1.（2024湖南名校联考）质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的
工作原理如图所示，带电粒子(不计重力，初速度为0)经同一电场加速后，垂直进入同一匀
强磁场做匀速圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。虚线为某粒子运动轨
迹，由图可知( )
A．此粒子带负电
B．下极板S 比上极板S 电势高
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C．若只减小加速电压U，则半径r变大
D．若只减小入射粒子的质量，则半径r变小
2 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所
示。离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间
的距离为d、电势差为U)加速，然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆
周运动，最后到达记录它的照相底片P上。设离子在P上的位置与入口处S 之间的距离为
1
x。(1)求该离子的比荷；
(2)若离子源产生的是带电荷量为q、质量为m 和m 的同位素离子(m＞m)，它们分别
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到达照相底片上的P、P 位置(图中未画出)，求P、P 间的距离Δx。
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3．[多选]质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如
图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作零)，经加速电场加速后垂直进入
有界匀强磁场，到达记录它的照相底片 P上，设离子在P上的位置到进入磁场处的距离为
x，可以判断( )
A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子的比荷一定相等
D．只要x相同，则离子质量一定相等
4 .如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图。速度选择器中场强E的方向
竖直向下,磁感应强度B 的方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B 的方向垂直纸面向外。
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在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B 入射到速度选择器中,若它们的质量
1
关系满足m =m
