1.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
【解析】选A。根据qU=mv2得,v=,比荷最大的是氕,最小的是氚,所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚,A正确;根据动能定理可知Ek=qU,故动能相同,B错误;时间为t==,故在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氚、氘、氕,C错误;进入偏转磁场有qvB=m,解得:R==,氕比荷最大,轨道半径最小,c对应的是氕,氚比荷最小,则轨道半径最大,a对应的是氚,D错误,故选A。
2.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)。为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)。图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一电压表(内阻很大)的两端连接,U表示测得的电压值。则可求得流量为( )
A. B. C. D.
【解析】选A。将流量计上、下两表面分别与一电压表(内阻很大)的两端连接,U表示测得的电压值,那么电动势E=U;根据受力平衡得,qvB=q联立两式解得,v=。则流量Q=vS=vbc=。故A正确,B、C、D错误。