Hình bên cho thấy các thành phần cơ bản của một máy quang phổ khối, có thể được sử dụng để đo khối lượng của một ion

19/28

Hình bên cho thấy các thành phần cơ bản của một máy quang phổ khối, có thể được sử dụng để đo khối lượng của một ion. Một ion có khối lượng m , điện tích q được tạo ra ở nguồn S . Ion ban đầu đứng yên và được tăng tốc đến tốc độ v nhờ hiệu điện thế U . Tiếp theo, ion đi vào buồng phân tách, trong đó một từ trường đều \(\vec B\) vuông góc với quỹ đạo của ion. Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn \(F = B.v|q|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và với vận tốc \(\vec v\) của hạt. Bán kính quỹ đạo tròn của ion trong vùng có từ trường là r. Một cảm biến rộng nằm dọc theo đáy của buồng. Từ trường làm cho ion chuyển động tròn và va chạm vào cảm biến.

Sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế U , tốc độ của ion là \(v = \sqrt {\frac{{2|q| \cdot U}}{m}} \).

ĐúngSai

Tốc độ của ion bị thay đổi do tác dụng của lực từ trường trong máy.

ĐúngSai

Giá trị của x được xác định là \(x = \sqrt {\frac{{2m \cdot U}}{{|q| \cdot {B^2}}}} \).

ĐúngSai

Biết \({\rm{B}} = 80{\rm{mT}},{\rm{U}} = 1000\;{\rm{V}}\) và các ion có điện tích \({\rm{q}} = + 1,6 \cdot {10^{ - 19}}{\rm{C}}\) va chạm vào cảm biến tại một điểm nằm ở vị trí \({\rm{x}} = 1,6254\;{\rm{m}}\). Khối lượng m của các ion xấp xỉ là \(3,4 \cdot {10^{ - 25}}\;{\rm{kg}}\).

ĐúngSai

Giải thích

Định lý động năng có \({W_d} = A \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} = |q|U \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2|q|U}}{m}} \Rightarrow \) a) Đúng

\(\overrightarrow {{F_t}} \bot \vec v \Rightarrow \) lực từ không sinh công \( \Rightarrow \) động năng không đổi \( \Rightarrow \) tốc độ không đổi \( \Rightarrow \) b) Sai

\({F_t} = m{a_{ht}} \Rightarrow |q|vB = m \cdot \frac{{{v^2}}}{r} \Rightarrow r = \frac{{mv}}{{|q|B}} = \frac{{m\sqrt {\frac{{2|q|U}}{m}} }}{{|q|B}} \Rightarrow r = \sqrt {\frac{{2mU}}{{|q|{B^2}}}} \Rightarrow x = 2\sqrt {\frac{{2mU}}{{|q|{B^2}}}} \Rightarrow \)c) Sai

\(x = 2\sqrt {\frac{{2mU}}{{|q|{B^2}}}} \Rightarrow 1,6254 = 2\sqrt {\frac{{2m \cdot 1000}}{{1,{{6.10}^{ - 19}} \cdot {{\left( {{{80.10}^{ - 3}}} \right)}^2}}}} \Rightarrow m \approx 3,{4.10^{ - 25}}\;{\rm{kg}} \Rightarrow \)d) Đúng