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    行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成，可以对气体分子进行分析。如图所示,脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价位的离子，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。已知加速电场a、b板间距为d，偏转电场极板M、N的长度为L1，宽度为L2。不计离子重力及进入a板时的初速度。

    （1）设离子比荷为k（k=q/m），若a、b间的加速电压为U1，试求离子进入偏转电场时的初速度v0；
    （2）当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t。请推导出离子k比荷的表达式；
    （3）在某次测量中探测器始终无法观察到离子，分析原因是离子偏转量过大，打到极板上，请说明如何调节才能观察到离子（无需论证）？
    1）      （3分）
    （2）      （5分）
    （3）减小偏转电压U2，或增大加速电压U1
    解答：解：（1）设离子的带电量为q，质量为m，有：qU1=mv02 ，得：v0=
    （2）设离子在加速电场和偏转电场中的飞行时间分别为t1和t2，在加速电场中的加速度为a1，
    则：a1=， t1=，t2=，t=t1+t2
    联立解得：
    （3）设离子在偏转电场中的侧移量为y，则：y=a2t22=
    所以减小偏转电压U2，或增大加速电压U1
    答：（1）离子进入偏转电场时的初速度为．（2）离子比荷k的表达式
    （3）减小偏转电压U2，或增大加速电压U1
    点评：本题考查了电荷的加速与电荷的偏转，关键将电荷的偏转进行分解，知道在水平方向和竖直方向上的运动规律．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (12分)在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6.0×105 N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5.0×10－8 C、质量m＝1.0×10－2 kg的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2.0 m/s，如图12所示．(g取10 m/s2)试求：   
                                   
    (1)物块向右运动的最大距离；
    (2)物块最终停止的位置．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (13分)如图所示，水平放置的平行板电容器极板间距离为d，加的电压为U0，上极板带正电。现有一束微粒以某一速度垂直于电场方向沿中心线OO′射入，并能沿水平方向飞出电场。当电压升高到U1时，微粒可以从距M板处飞出电场。求：

    （1）带电微粒的比荷（q/m）是多少？带何种电荷？
    （2）要使微粒束能从距N板处飞出电场，则所加的电压U2应为多少？

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：填空题

    如右图所示，水平放置的两平行金属板间距为 d ，电压大小为U，上板中央有孔，在孔正下方的下板表面上有一个质量为 m、、电量为－q的小颗粒，将小颗粒由静止释放，它将从静止被加速，然后冲出小孔，则它能上升的最大高度 h = ______

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （17分）如图所示，在水平面上放置一凹槽B，B与水平面面间有摩擦，槽质量为m,内壁间距离为d，槽内靠近左侧壁处有质量也为m小物块A，带有q电量正电，槽内壁绝缘光滑，系统又处于一水平向右的匀强电场中，电场强度为E，t=0时刻A由静止释放，每次A与槽B内壁碰撞无动能损失交换速度。观察发现A只与槽B右壁发生周期性的碰撞，且每次碰后速度为零。求
    （1）A第一次与槽B发生碰撞前的速度
    （2）槽B与水平面间动摩擦因数μ
    （3）以后运动过程中A与槽B左壁的最短距离和第n次碰撞前摩擦力对槽B所做功

     

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示,两平行金属板水平放置,间距为d,板间存在匀强电场.一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,以竖直向下的初速度从上板的小孔射入,当它从下板的小孔穿出时所用的时间为t,若小球以同样大小的初速度从下板的小孔竖直向上射入,则从上板小孔穿出时所用的时间为t/2.不计空气阻力.求:

    小题1:指出两板间电场强度的方向.
    小题2:电场强度的大小.
    小题3:小球穿出下板小孔时速度v1与穿出上板小孔时速度v2之比v1∶v2.

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图，A板的电势UA＝0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。电子只受电场力的作用，且初速度为零，则（ ）
    A．若电子在t＝0时刻进入的，它将一直向B板运动
    B．若电子在t＝0时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
    C．若电子在t＝T/8 时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
    D．若电子是在t＝T/4时刻进入的，它将时而向B板、时而向A板运动

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置示意图如图20所示。A、B为两块平行金属板，间距d＝0.30m，两板间有方向由B指向A、电场强度E＝1.0×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m＝2.0×10－15kg、电荷量为q＝－2.0×10－16C，喷出的初速度v0＝2.0 m/s。油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。试求：
    （1）微粒落在B板上的动能；
    （2）微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间；
    （3）微粒最后落在B板上所形成图形的面积。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题


    S1漂入电势差为U的匀强电场，被加速后经孔S2、S3垂直于磁场方向（该方向垂直于纸面）进入磁感应强度为B的匀强磁场。在磁场中离子沿虚线所示轨迹运动，最后打在照相底片上的D处。
    （1）求出离子经孔S2进入磁场时的速率。
    （2）求出D位置到孔S3的距离。

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