高中物理质谱仪的知识点包括:
1. 质谱仪的工作原理:质谱仪利用电磁打点器(电场)或磁聚焦(磁场)使粒子偏转或聚焦,并测量粒子质量。离子源后方的狭缝用于让粒子通过,进入加速电场,离子在此电场中加速。之后离子进入磁偏转区,测量其位置可得到其质量。
2. 质谱的表示方法:以质荷比(m/z)作为横坐标,以相对强度作为纵坐标。其中,m/z是离子质量与质荷比的商,通常用来简化离子质量和离子相对强度的比例关系。
3. 质谱的应用:质谱是研究化学和生物学的主要工具之一,例如,可以用来鉴定化合物的种类和结构,以及测定分子离子和碎片离子的质量。
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知识点:质谱仪的工作原理
例题:一个质量为m的带电粒子以速度v垂直于磁感线方向飞入一匀强磁场中,若磁场方向垂直于纸面向里,并设磁感应强度为B,不计重力,则带电粒子的偏转情况是( )
A. 向左偏转
B. 向右偏转
C. 不偏转
D. 无法确定
解析:带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而发生偏转,根据左手定则可知,洛伦兹力方向垂直于粒子运动方向和磁场方向所构成的平面。本题中粒子垂直于磁感线飞入磁场,故粒子不受洛伦兹力作用,不发生偏转。
答案:C
在质谱仪中,带电粒子打在弹性板上的P点,已知板长为L,板间距离为d,板面与粒子速度方向垂直,粒子的比荷为k,不计重力,求:
(1)带电粒子打在弹性板上时的动能;
(2)弹性板上P点与O点的距离。
知识点讲解:质谱仪是利用电场对被测粒子进行偏转分析的仪器,其原理是利用带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而发生偏转,通过测量粒子在磁场中的半径来确定粒子的比荷,进而确定粒子的质量与电荷量之间的关系。
答案:(1)带电粒子在电场中加速,由动能定理得:qEL = EK - 0,解得:EK = qEL + 0 = kv²/2;
(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qvB = mV²/r,解得:r = mv/Bq;由于粒子的比荷为k,则有:r = kv/Bq;由于粒子在磁场中做圆周运动的周期为T = 2πm/Bq;则有:P点与O点的距离为:x = L/4 + rT² = kv²L/4Bqπ + kv²d²/4B²π²。