(14分)飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子,自a板小孔进入a、b间的
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(14分)飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子,自a板小孔进入a、b间的
题型:不详
难度:
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(14分)飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知a、b板间距为d,极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。
(1)当a、b间的电压为U
1
,在M、N间加上适当的电压U
2
,使离子到达探测器。求离
子到达探测器的全部飞行时间。
(2)为保证离子不打在极板上,试求U
2
与U
1
的关系。
答案
(1)
(2)
解析
(1)由动能定理:
(4分)
离子在a、b间的加速度
(2分)
在a、b间运动的时间
(2分)
在MN间运动的时间:
(2分)
离子达到探测器的时间:
(3分)
(2)在MN间侧移
(3分)
由
,得
(2分)
本题考查带电粒子在电场中的偏转,首先根据动能定理求得电场力对粒子做的功,由qE=ma,E=U/d可求得加速度表达式,粒子t1时刻的速度即可求出,在MN间粒子做类平抛运动,根据水平方向匀速直线运动可求得运动时间
举一反三
如图9所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹.M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点.不计重力,下列表述正确的是( )
A.粒子在M点的速率最大
B.粒子所受电场力沿电场方向
C.粒子在电场中的加速度不变
D.粒子在电场中的电势能始终在增加
题型:不详
难度:
|
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如图所示,带等量异种电荷的两块相互平行的金属板AB、CD,长都为L,两板间距为d,其间为匀强电场.当两板间电压为U
0
时,有一质量为m、带电量为q的质子紧靠AB板的上表面以初速度v
0
射入电场中,设质子运动过程中不会和CD板相碰,不计质子重力。求:
(1)当
时,质子在垂直于极板方向的位移多大?
(2)当
时,突然改变两金属板带电性质,且两板间电压仍为U
0
,则质子飞出电场时在垂直于极板方向的总位移又是多大?
题型:不详
难度:
|
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如图所示,一带负电的油滴,从坐标原点O以速率v
0
射入水平的匀强电场,v
0
的方向与电场方向成
角。已知油滴质量为m,测得它在电场中运动到最高点P时的速率恰为v
0
,设P点的坐标为(x
p
,y
p
),则应有( )
A.x
p
>0
B.x
p
<0
C.x
p
=0
D.条件不足无法判定
题型:不详
难度:
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三个
粒子在同一点沿一方向垂直飞入偏转电场,出现了如图所示的运动轨迹,由此
可判断( )
A.在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上
B.b和c同时飞离电场
C.进入电场时,c的速度最大,a的速度最小
D.动能的增加值c最小,a和b一样大
题型:不详
难度:
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(10分)如图所示,一带电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场,入射方向与电场线垂直.粒子从Q点射出电场时,其速度方向与电场线成30°角.已知匀强电场的宽度为d,P、Q两点的电势差为U,不计重力作用,求此匀强电场的场强大小。
题型:不详
难度:
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