飛行時間質(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，可以對氣體分子進(jìn)行分析。如圖所示，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的離子，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a、b板間距為d，偏轉(zhuǎn)電場極板M、N的長度為L1，寬度為L2。不計離子重力及進(jìn)入a板時的初速度。
（1）設(shè)離子帶電粒子比荷為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)電場時的初速度v0；
（2）當(dāng)a、b間的電壓為U1時，在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間為t。請推導(dǎo)出離子k比荷的表達(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，請說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子？
解：（1）設(shè)離子的帶電量為q，質(zhì)量為m，有
得：
（2）設(shè)離子在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場中的飛行時間分別為t1和t2，在加速電場中的加速度為a1，則：




聯(lián)立解得：
（3）設(shè)離子在偏轉(zhuǎn)電場中的側(cè)移量為y，則
所以減小偏轉(zhuǎn)電壓U2，或增大加速電壓U1 （只答出一種方案即給分）
練習(xí)冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?豐臺區(qū)二模）飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)行分析．飛行時間質(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以捕獲和觀察帶電粒子．整個裝置處于真空狀態(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．不計離子重力及進(jìn)入a板時的初速度．
（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)電場時的初速度v0；
（2）當(dāng)a、b間的電壓為U1時，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間為t．請推導(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，請說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子？

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科目：高中物理 來源：豐臺區(qū)二模 題型：問答題

飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)行分析．飛行時間質(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以捕獲和觀察帶電粒子．整個裝置處于真空狀態(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．不計離子重力及進(jìn)入a板時的初速度．
（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)電場時的初速度v0；
（2）當(dāng)a、b間的電壓為U1時，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間為t．請推導(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，請說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子？
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科目：高中物理 來源：北京模擬題 題型：計算題

飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)行分析。飛行時間質(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以捕獲和觀察帶電粒子。整個裝置處于真空狀態(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間，即可以測量出其比荷。如圖所示，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的離子，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a、b板間距為d，偏轉(zhuǎn)電場極板M、N的長度為L1，寬度為L2。不計離子重力及進(jìn)入a板時的初速度。
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科目：高中物理 來源：2011年北京大學(xué)附中高考物理適應(yīng)性訓(xùn)練（解析版） 題型：解答題

飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)行分析．飛行時間質(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以捕獲和觀察帶電粒子．整個裝置處于真空狀態(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．不計離子重力及進(jìn)入a板時的初速度．
（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)電場時的初速度v；
（2）當(dāng)a、b間的電壓為U1時，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間為t．請推導(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，請說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子？

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