Máy quang phổ khối là thiết bị tách các ion theo tỷ lệ điện tích trên khối lượng của chúng. Một phiên bản cụ thể là máy quang phổ khối Bainbridge được minh họa như hình dưới. Các ion được tạo ra từ nguồn trước tiên được tăng tốc và đưa qua khu vực chọn vận tốc, là khu vực tồn tại đồng thời điện trường đều có cường độ điện trường \({\rm{\vec E}}\) và từ trường đều có cảm ứng từ \({\rm{\vec B}}\), trong khu vực này lực điện và lực từ tác dụng lên ion cân bằng nhau. Lực từ tác dụng lên ion mang điện tích q có độ lớn \({\rm{F}} = {\rm{Bv}}\left| {\rm{q}} \right|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \({\rm{\vec B}}\) và với vận tốc \({\rm{\vec v}}\) của nó. Tiếp theo, các ion đi vào trong vùng có từ trường đều có cảm ứng từ \({{\rm{\vec B}}_0}\), trong vùng này chúng chuyển động theo quỹ đạo là đường tròn bán kính R. Người ta dùng máy dò hạt để xác định bán kính quỹ đạo R này

Ban đầu lực căng dây bằng trọng lượng \({{\rm{T}}_1} = {{\rm{P}}_{\rm{M}}}\)

Khi còi bắt đầu phát âm thanh thì lực căng dây bị giảm đi một nửa \( \Rightarrow {{\rm{T}}_2} = \frac{{{{\rm{T}}_1}}}{2} = \frac{{{{\rm{P}}_{\rm{M}}}}}{2}\)

⇒ Chứng tỏ phải có 1 lực đẩy do piston đẩy lên \({\rm{\vec F}}\) + Lực căng dây \({{\rm{\vec T}}_2}\) để cân bằng với trọng lượng \({{\rm{\vec P}}_{\rm{M}}}\)

Lực do piston đẩy lên vật M bằng với áp lực do vật M tác dụng lên piston $\overrightarrow{F\text{'}}$ (Do định luật III Newton); \(\overrightarrow {{\rm{F'}}} = {\rm{\vec F}}\)

a) đúng

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\rm{T}}_2} + {\rm{F}} = {{\rm{P}}_{\rm{M}}}}\\{{\rm{F}} = {\rm{F'}}}\end{array}} \right. \Rightarrow {\rm{\;}}{{\rm{F}}^{\rm{'}}} = {\rm{F}} = \frac{{{{\rm{P}}_{\rm{M}}}}}{2} = \frac{{{\rm{mg}}}}{2}\)

\({{\rm{p}}_0}{\rm{S}} + {\rm{F'}} + {{\rm{P}}_{\rm{m}}} = {{\rm{p}}_{\rm{X}}}{\rm{S}}\)

\( \Rightarrow {10^5}{.10.10^{ - 4}} + \frac{{2.10}}{2} + 1.10 = {{\rm{p}}_{\rm{k}}}{.10.10^{ - 4}} \Rightarrow {{\rm{p}}_{\rm{k}}} = 1,{3.10^5}\left( {{\rm{Pa}}} \right)\)

b) đúng c) đúng

Trạng thái 1 :

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{V}}_1} = {\rm{HS}}}\\{{{\rm{p}}_{{\rm{K}}1}}{\rm{S}} = {{\rm{p}}_0}{\rm{S}} + {{\rm{P}}_{\rm{m}}}}\\{{{\rm{T}}_1} = 27 + 273}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{V}}_1} = 0,1.{\rm{S}}}\\{{{\rm{p}}_{{\rm{K}}1}}{{.10.10}^{ - 4}} = {{10}^5}{{.10.10}^{ - 4}} + 1.10}\\{{{\rm{T}}_1} = 300{\rm{\;K}}}\end{array} \Rightarrow {{\rm{p}}_{{\rm{K}}1}} = 1,{{1.10}^5}{\rm{\;Pa}}} \right.} \right.\)

Trạng thái 2:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{V}}_2} = \left( {{\rm{H}} + {\rm{h}}} \right){\rm{S}} = 0,11{\rm{S}}}\\{{{\rm{p}}_{{\rm{K}}2}} = 1,{{2.10}^5}\left( {{\rm{Pa}}} \right){\rm{\;}};{\rm{\;}}\frac{{{{\rm{p}}_1}{{\rm{V}}_1}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_1}}} = \frac{{{{\rm{p}}_2}{{\rm{V}}_2}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_2}}} \Rightarrow \frac{{1,{{1.10}^5}.0,1.{\rm{\;S}}}}{{300}} = \frac{{1,2.{\rm{\;}}{{10}^5}.0,11.{\rm{\;S}}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_2}}}}\\{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_2} = ?}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow {{\rm{T}}_2} = 360{\rm{K}} \Rightarrow {{\rm{t}}_2} = {87^ \circ }{\rm{C}}\)

d) sai

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{V}}_3} = \left( {{\rm{H}} + {\rm{h}}} \right).{\rm{S}}}\\{{{\rm{p}}_{{\rm{K}}2}} = {{\rm{p}}_{{\rm{K}}1}} = 1,{{1.10}^5}{\rm{Pa}}}\\{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_3} = ?}\end{array} \Rightarrow \frac{{{\rm{\;}}{{\rm{V}}_3}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_3}}} = \frac{{{{\rm{V}}_1}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_1}}} \Rightarrow \frac{{0,11.{\rm{S}}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{T}}_3}}} = \frac{{0,1.{\rm{S}}}}{{300}}} \right.\)

\( \Rightarrow {{\rm{T}}_3} = 330{\rm{K}} \Rightarrow {57^ \circ }{\rm{C}}\)

Đồ thị có dạng parabol đi qua gốc toạ độ: \(T = a{p^2} + b = a{p^2}(b = 0,a > 0)\)

\(pV = nRT \Rightarrow pV = nR.\left( {a{p^2}} \right) \Rightarrow V = \left( {nRa} \right)p(n,R,a > 0)\)

\({p_1}{V_1} = {\rm{nR}}{T_1};{p_2}{V_2} = nR{T_2}\)

\(A = \left( {\frac{{{p_2}{V_2}}}{2} - \frac{{{p_1}{V_1}}}{2}} \right)\)

\( \Rightarrow {\rm{A}} = \frac{{{\rm{nR}}{{\rm{T}}_2}}}{2} - \frac{{{\rm{nR}}{{\rm{T}}_1}}}{2} = \frac{1}{2}{\rm{nR}}.{\rm{\Delta T}}\)

\( \Rightarrow \frac{{\rm{A}}}{{{\rm{\Delta U}}}} = \frac{{\frac{1}{2}{\rm{nR\Delta T}}}}{{\frac{5}{2}{\rm{nR\Delta T}}}} = \frac{1}{5}\)= 0,2

Đáp án: 0,2