Задание 19 ОГЭ по физике

Масс-спектрограф

Одним из важнейших способов качественной идентификации веществ является масс-спектроскопия. Схема масс-спектрографа, позволяющего разделить различные ионы по величине отношения их заряда к массе, представлена на рисунке.

Исследуемый образец специальными методами (испарением, электронным ударом) переводится в газообразное состояние, затем образовавшийся газ ионизируется в источнике $1$. Затем ионы ускоряются электрическим полем и формируются в узкий пучок в ускоряющем устройстве $2$, после чего через узкую входную щель попадают в камеру $3$,в которой создано однородное магнитное поле. Магнитное поле изменяет траекторию движения заряженных частиц. Под действием силы Лоренца ионы начинают двигаться по дуге окружности и попадают на экран $4$, где регистрируется место их попадания. Методы регистрации могут быть различными: фотографическими, электронными и т.д.

Радиус траектории определяется по формуле

$R=\sqrt{\frac{2Um}{B^2q}}$,

где $U$ –– электрическое напряжение ускоряющего электрического поля;

$В$ –– индукция магнитного поля;

$m$ и $q$ – соответственно масса и заряд частицы.

Так как радиус траектории зависит от массы и заряда иона, то разные ионы попадают на экран на различном расстоянии от источника, что и позволяет их разделять и анализировать состав образца.

В настоящее время разработаны многочисленные типы масс-спектрометров, принципы работы которых отличаются от рассмотренного выше. Изготавливаются, например, динамические масс-спектрометры,
в которых массы исследуемых ионов определяются по времени пролёта от источника до регистрирующего устройства.

Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.

1) При увеличении магнитной индукции в $2$ раза радиус окружности, по которой движется ион, уменьшится в $2$ раза.

2)  Под действием силы со стороны электрического поля ионы начинают двигаться по дуге окружности.

3) В масс-спектрографе электрическое поле служит для ускорения заряженной частицы, а магнитное поле служит для изменения направления её движения.

4) Радиус траектории иона в магнитном поле зависит только от его массы.

5) Магнитное поле в масс-спектрографе противоположно по направлению скорости движения ионов.