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飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如

网友投稿  2022-12-04 00:00:00  互联网

◎ 题目

飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。
(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。
(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。

◎ 答案

(1)(2)

◎ 解析


试题分析:(1)设离子带电量为q,质量为m,经电场加速后的速度为v,则…(2分)
离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,则L=vt1…(2分)解得荷质比:…(1分)
(2)两离子加速后的速度分别为v1、v2,则,…(2分)
离子在匀强电场区域BC中做往返运动,设加速度为a,则qE=ma…(1分),
两离子从A出发后返回B端飞行的总时间为…(1分)、t2…(1分)
t1-t2,要使Δt=0,则须 解得:…(2分)
点评:带电粒子在电场中的运动所遵循的规律和力学中的运动规律相同,故学好力学是学习电学的基础.

◎ 知识点

    专家分析,试题“飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的加速】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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