Vrai-Faux

Calculatrice non autorisée

Les exercices comportent 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c et d. Indiquer pour chaque affirmation si elle est VRAIE ou FAUSSE. Il est conseillé de justifier vos réponses.

La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse chimique et de séparation d’isotopes. Des ions de masse m et de charge q sont accélérés par un champ électrique (tension accélératrice U). Ils pénètrent avec une vitesse ν dans un champ magnétique d’intensité B. Ils adoptent alors un mouvement circulaire et uniforme. Seuls les ions possédant une trajectoire de rayon R bien déterminé arrivent au détecteur (plaque photographique par exemple).

Schéma simplifié du spectromètre de masse :

L’énergie cinétique acquise par l’ion lorsqu’il pénètre dans l’analyseur est donnée par E c =| q |U (avec les grandeurs exprimées dans l’unité du système international). L’ion de poids négligeable est alors soumis à une force radiale centripète d’intensité F=| q |vB.

Données : B = 0,10 T ; U = 1 000 V ; q = 1,6 × 10^– 19 C ; 1 eV = 1,6 × 10^– 19 J.

a. À l’entrée de l’analyseur, l’ion a une énergie cinétique de 1,6 × 10^– 16 eV.

b. La vitesse de l’ion est donnée par v= 2| q |U m.

c. L’accélération est nulle, car le mouvement est uniforme.

d. Le rayon de la trajectoire est donné par R= mν | q |B.