题目

利用质谱仪可以测定有机化合物的分子结构，质谱仪的结构如图所示。有机物的气体分子从样品室注入离子化室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子(如C2H6离子化后得到C2H6+、C2H2+、CH4+等)。若离子化后得到的离子均带一个单位的正电荷e ，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室、真空管，最后在记录仪上得到离子，通过处理就可以得到离子的质荷比( )，进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。 （1） 请说明高压电源A端是“正极"还是“负极”，磁场室内的磁场方向“垂直纸面向里"还是“垂直纸面向外”； （2） C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后，出现了轨迹Ⅰ和Ⅱ，试判定两种离子各自对应的轨迹，并说明原因； （3） 若磁感应强度为B时，记录仪接收到一个明显信号，该信号对应的离子质荷比 ，正确吗？ 答案： 解：正离子在电场中加速 ，可知高压电源A端为负极；根据左手定则知，磁场室内的磁场方向垂直纸面向外。 解：设离子通过高压电源后的速度为n，由动能定理可得eU= 12 mv2；离子在磁场中偏转， 洛伦兹力提供向心力，有evB=m v2r ；两式联立解得r= 1B2mUe ，由此可见，质量大的离子的轨迹半径大，C2H6=对应轨迹Ⅱ，C2H2+对应轨迹Ⅰ。 解：离子在磁场中偏转，运动轨迹如图所示： 由几何关系可得r= Rtanθ2 结合r= 1B2mUe 可得 me=B2R22Utan2θ2

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