飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析。如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)探測器。已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L。不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度。
（1）當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí)，在M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2，使離子到達(dá)探測器。請(qǐng)導(dǎo)出離子的全部飛行時(shí)間與比荷K（K＝ne/m）的關(guān)系式。
（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，若進(jìn)入a、b間所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓U1至少為多少？
解：（1）由動(dòng)能定理：
n價(jià)正離子在a、b間的加速度：
在a、b間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：d
在MN間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：
離子到達(dá)探測器的時(shí)間：t＝t1＋t2＝
（2）假定n價(jià)正離子在磁場中向N板偏轉(zhuǎn)，洛侖茲力充當(dāng)向心力，設(shè)軌跡半徑為R，由牛頓第二定律得：

離子剛好從N板右側(cè)邊緣穿出時(shí)，由幾何關(guān)系：R2＝L2＋(R－L/2)2
由以上各式得：
當(dāng)n＝1時(shí)U1取最小值
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析．如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)熒光屏．已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L．不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度．
（1）當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí)，在M、N間加上的電壓為U2，為使離子沿直線到達(dá)熒光屏，請(qǐng)導(dǎo)出M、N間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與離子的比荷K（K=
nem
）之間的關(guān)系式；
（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0．若進(jìn)入a、b間所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側(cè)飛出打到熒光屏上，a、b間的加速電壓U1至少為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析．如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生質(zhì)量均為m、電荷量為ke的正離子（1≤k≤3，k取整數(shù)）．離子自a板小孔進(jìn)入a、b間加速電場，從b板小孔沿中心線進(jìn)入M、N板間控制區(qū)，上下調(diào)節(jié)探測器，接收到離子．已知a、b間距為d，極板M、N的長度和間距均為L，不計(jì)離子的重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度．
（1）當(dāng)a、b間的電壓為U1，M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2，使離子到達(dá)探測器，請(qǐng)推導(dǎo)出離子自進(jìn)入a板到探測器飛行時(shí)間的表達(dá)式；
（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，要使所有離子均通過控制區(qū)，從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓U1為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?豐臺(tái)區(qū)二模）飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析．飛行時(shí)間質(zhì)譜儀主要由脈沖閥、激光器、加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和探測器組成，探測器可以在軌道上移動(dòng)以捕獲和觀察帶電粒子．整個(gè)裝置處于真空狀態(tài)．加速電場和偏轉(zhuǎn)電場電壓可以調(diào)節(jié)，只要測量出帶電粒子的飛行時(shí)間，即可以測量出其比荷．如圖11所示，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)探測器．已知加速電場ab板間距為d，偏轉(zhuǎn)電場極板M、N的長度為L1，寬度為L2．不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度．
（1）設(shè)離子的比荷為k（k=q/m），如a、b間的加速電壓為U1，試求離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度v0；
（2）當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí)，在從M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2，離子從脈沖閥P噴出到到達(dá)探測器的全部飛行時(shí)間為t．請(qǐng)推導(dǎo)出離子比荷k的表達(dá)式：
（3）在某次測量中探測器始終無法觀察到離子，分析原因是離子偏轉(zhuǎn)量過大，打到極板上，請(qǐng)說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析．如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)探測器．已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L．不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度．
（1）當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí)，在M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2，使離子到達(dá)探測器．請(qǐng)導(dǎo)出離子的全部飛行時(shí)間與比荷K（K=
nem
）的關(guān)系式．
（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若進(jìn)入a、b間的所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均通過控制區(qū)從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓U1至少為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析。如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)探測器。已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L。不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度。

（1）當(dāng)a、b間的電壓為時(shí)，在M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷?img width=21 height=24 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1899/wl/22/19222.gif" >，使離子到達(dá)探測器。請(qǐng)導(dǎo)出離子的全部飛行時(shí)間與比荷K（）的關(guān)系式。

（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，若進(jìn)入a、b間所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓至少為多少？

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案