练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    飞行时间质谱仪可对离子进行分析．如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，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a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L，a、b间的电压为U1，M、N间的电压为U2．不计离子重力及进入a板时的初速度．求：
    （1）离子从b板小孔射出时的速度
    （2）求离子自a板小孔进入加速电场至离子到达探测器的全部飞行时间．
    （3）为保证离子不打在极板上，U2与U1的应满足的关系．
    分析：（1）粒子在ab板间加速，由动能定理可求得离子从b板小孔射出时的速度；
    （2）粒子在ab间做匀加速直线运动，在MN间做类平抛运动，由相关知识可求得全部时间；
    （3）要使离子不打在极板上，应让粒子在飞同极板时竖直方向不能超过
    L
    2
    ．
    解答：解：（1）由动能定理：q
    U
     
    1
    =
    1
    2
    mv2
    得v=
    2qU1
    m

    （2）离子在a、b间的加速度a1=
    qU1
    md

    在a、b间运动的时间t1=
    v
    a1
    =
    2m
    qU1
    ?d
    在MN间运动的时间：t2=
    L
    v
    =L
    m
    2qU1

    离子达到探测器的时间：t=t1+t2=(2d+L)
    m
    2qU1
    ；
    （3）在MN间侧移：
     y=
    1
    2
    a2
    t
    2
    2
    =
    1
    2
    qU2
    mL
    L2
    v2
    =
    U2L
    4U1

    由y＜
    L
    2
    ，得 U2＜2U1
    答：（1）离子从b板小孔射出时的速度为
    2qU1
    m
    ；
    （2）离子自a板小孔进入加速电场至离子到达探测器的全部飞行时间为(2d+L)
    m
    2qU1
    ；
    （3）为保证离子不打在极板上，应保证U2＜2U1
    点评：本题中离子先做匀加速直线运动再做类平抛运动，类平抛运动中水平分速度决定了物体运动的时间；同时要使离子出电场应让竖直分位移不能超过极板距离的一半．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源：2014届河北省高二上学期调研考试物理试卷（解析版） 题型：计算题

    （14分）飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，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a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。

       （1）当a、b间的电压为U1，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器。求离

     

    子到达探测器的全部飞行时间。

    （2）为保证离子不打在极板上，试求U2与U1的关系。

     

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案