飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比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,

◎ 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荷质比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出发后飞行的总时间t2。(不计离子重力)
(1)忽略离子源中离子的初速度,①用t1计算荷质比;②用t2计算荷质比。
(2)离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都为q/m的离子在A端的速度分别为v和v'(v≠v'),在改进后的方法中,它们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

解:(1)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
离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,则L=vt1
解得离子荷质比:
②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
L2
解得离子荷质比:
(2)两离子初速度分别为v、v',则

l′=
Δt=t-t′=
要使Δt=0,则须
所以:E=

◎ 解析

“略”

◎ 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荷质比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,…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中运动的综合应用】  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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