【題目】飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進行分析。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)生不同價位的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達探測器。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。不計離子重力及進入a板時的初速度。

（1）當a、b間的電壓為時，在M、N間加上適當?shù)碾妷?/span>，使離子到達探測器。請導出離子的全部飛行時間與比荷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磁場，磁感應(yīng)強度B，若進入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？

【答案】（1）離子到達探測器的時間

（2）

【解析】思路點撥（1）帶電粒子先在電場中加速，然后經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)，加速電場的過程中，根據(jù)動能定理可以表示出速度，根據(jù)牛頓第二定律可以表示出時間。在偏轉(zhuǎn)電場中沿水平方向做勻速運動，因此可以表示出時間，這樣就可以得出總時間與比荷的關(guān)系。

（2）當加上磁場時，經(jīng)過找圓心、求半徑以及幾何關(guān)系可以求得電壓。

（1）由動能定理：

n價正離子在a、b間的加速度

在a、b間運動的時間

在MN間運動的時間

離子到達探測器的時間

（2）假定n價正離子在磁場中向N板偏轉(zhuǎn)，洛侖茲力充當向心力，設(shè)軌跡半徑為R，由牛頓第二定律

離子剛好從N板右側(cè)邊緣穿出時，由幾何關(guān)系：

由以上各式得：

當n=1時取最小值。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學打出了一條紙帶，已知計時器打點的時間間隔為0.02s，他按打點先后順序每5個點取1個計數(shù)點，得到了O、A、B、C、D幾個計數(shù)點，如圖所示．用刻度尺量得OA=1.50cm，OB=3.40cm，OC=5.70cm，OD=8.40cm．打C點時紙帶的速度大小為 m/s，紙帶的加速度大小為 m/s2．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平屋頂高H=5m，圍墻高h=3.2m，圍墻到房子的水平距離L=3m，圍墻外空地寬x=10m，為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的空地上，g取10m/s2．求：

（1）小球離開屋頂時的速度v0的大小范圍；

（2）小球落在空地上的最小速度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】已知磁敏電阻在沒有磁場時電阻很小，有磁場時電阻變大，并且磁場越強阻值越大．為探測磁場的有無，利用磁敏電阻作為傳感器設(shè)計了如圖所示電路，電源的電動勢E和內(nèi)阻r不變，在沒有磁場時調(diào)節(jié)變阻器R使電燈L正常發(fā)光，若探測裝置從無磁場區(qū)進入強磁場區(qū)．則（ ）．

A. 電燈L變亮 B. 電燈L變暗

C. 電流表的示數(shù)減小 D. 電流表的示數(shù)增大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，固定于同一條豎直線上的點電荷A、B相距為2d，電量分別為＋Q和－Q．MN是豎直放置的光滑絕緣細桿，另有一個穿過細桿的帶電小球p，質(zhì)量為m、電量為＋q（可視為點電荷，q遠小Q），現(xiàn)將小球p從與點電荷A等高的C處由靜止開始釋放，小球p向下運動到距C點距離為d的O點時，速度為v．已知MN與AB之間的距離也為d，靜電力常量為k，重力加速度為g．求：

（1）C、O間的電勢差UCO；

（2）小球p經(jīng)過O點時加速度的大小；

（3）小球p經(jīng)過與點電荷B等高的D點時速度的大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是某同學探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置。將一輛小車放在光滑的水平板上，小車前端系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪掛一小盤，盤里放適量的砝碼，盤與砝碼的總質(zhì)量為m，車后端連一紙帶，穿過打點計時器限位孔，小車運動時帶動紙帶運動，通過打點計時器記錄下小車運動的情況。

該同學通過在小車上加減砝碼改變小車的質(zhì)量M，通過在盤中增減砝碼改變小車所受的合力F，研究紙帶算出小車運動的加速度a，幾次實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：

次

1

2

3

4

5

6

7

8

M/kg

1.00

1.00

1.00

1.00

1.25

1.50

2.00

2.50

F/N

0.25

0.50

0.75

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

a/(ms-2)

0.25

0.51

0.74

0.99

0.80

0.67

0.50

0.40

（1）實驗中盤與砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，細繩對小車的拉力可以近似認為等于______________________；

（2）在實驗中為了探究小車的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，該同學采用了先保持小車質(zhì)量M不變，研究另兩個量間的關(guān)系，這種方法叫做______________；

（3）通過表中1—4列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：_____________________________；

通過表中4—8列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：______________________________。

(4)、在本實驗中，用改變砝碼的辦法來改變小車的作用力F，用打點計時器測出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖a-F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點，又不是直線，原因是

_____________________

A、沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大

B、平衡摩擦力時，所墊木板太高，且小盤和砝碼的質(zhì)量較大

C、平衡摩擦力時，所墊木板太低，且小盤和砝碼的質(zhì)量較大

D、平衡摩擦力時，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某地地磁場磁感應(yīng)強度B的水平分量Bx=0.18×10-4T，豎直分量By=0.54×0-4T。求：

(1)地磁場B的大小及它與水平方向的夾角;

(2)在水平面內(nèi)2.0 m2的面積內(nèi)地磁場的磁通量Φ。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在做《研究勻變速直線運動》的實驗時，某同學得到一條紙帶，如圖所示，并且每隔開四個計時點取一個計數(shù)點，已知每兩個相鄰計數(shù)點間的距離為s，且sl=0.96c. s2=2.88cm，s3=4.80cm，s4=6.72cm，s5=8.64cm，s6=10.56cm，電磁打點計時器的電源轉(zhuǎn)率為50Hz.

(1)相鄰兩個計數(shù)點間所對應(yīng)的時間T=_____s，根據(jù)_______確定小車做勻加速直線運動；

(2)計算此小車運動的加速度大小a=_______m/s2, 打第4個計數(shù)點時小車的速度大小為________m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

(3)如果當時電網(wǎng)中交變電流的實際頻率已超過50Hz，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“不變”)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)量為1×103 kg、發(fā)動機額定功率為60 kW的汽車在平直公路上行駛，若汽車所受阻力大小恒為2×103 N，下列判斷正確的是

A. 汽車行駛能達到的最大速度是40 m/s

B. 汽車從靜止開始加速到20 m/s的過程，發(fā)動機所做功為2×105 J

C. 汽車以2 m/s2的恒定加速度啟動，發(fā)動機在第2秒末的實際功率是16 kW

D. 汽車保持額定功率啟動，當速度大小為20 m/s時，其加速度大小為1m/s2

查看答案和解析>>

同步練習冊答案