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飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。

(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。

(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。

 

【答案】

(1)(2)

【解析】

试题分析:(1)设离子带电量为q,质量为m,经电场加速后的速度为v,则…(2分)

离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,则L=vt1…(2分)解得荷质比:…(1分)

(2)两离子加速后的速度分别为v1、v2,则,…(2分)

离子在匀强电场区域BC中做往返运动,设加速度为a,则qE=ma…(1分),

两离子从A出发后返回B端飞行的总时间为…(1分)、t2…(1分)

t1-t2,要使Δt=0,则须 解得:…(2分)

考点:考查了带电粒子在电场中的运动

点评:带电粒子在电场中的运动所遵循的规律和力学中的运动规律相同,故学好力学是学习电学的基础.

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1.带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1.改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域 BC,在电场的作用下离子返回 B 端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间 为 t2(不计离子重力)
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(1)忽略离子源中离子的初速度,①用 t1计算荷质比; ②用 t2 计算荷质比.
(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差△t,可通过调节电场E使△t=0.求此时E的大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后飞行的总时间t2,(不计离子重力)

⑴忽略离子源中离子的初速度,①用t1计算荷质比;②用t2计算荷质比。

⑵离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都为q/m的离子在A端的速度分别为vv/vv/),在改进后的方法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。

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科目:高中物理 来源: 题型:

飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。

(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。

(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。

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飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。
(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。
(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。

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