行時(shí)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(duì)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(jià)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(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度。

(1)設(shè)離子比荷為k(k=q/m),若a、b間的加速電壓為U1,試求離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度v0;
(2)當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí),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(shí)間為t。請(qǐng)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(qǐng)說明如何調(diào)節(jié)才能觀察到離子(無需論證)?
1)      (3分)
(2)      (5分)
(3)減小偏轉(zhuǎn)電壓U2,或增大加速電壓U1
解答:解:(1)設(shè)離子的帶電量為q,質(zhì)量為m,有:qU1=mv02 ,得:v0=
(2)設(shè)離子在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場中的飛行時(shí)間分別為t1和t2,在加速電場中的加速度為a1
則:a1=, t1=,t2=,t=t1+t2
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:y=a2t22=
所以減小偏轉(zhuǎn)電壓U2,或增大加速電壓U1
答:(1)離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度為.(2)離子比荷k的表達(dá)式
(3)減小偏轉(zhuǎn)電壓U2,或增大加速電壓U1
點(diǎn)評(píng):本題考查了電荷的加速與電荷的偏轉(zhuǎn),關(guān)鍵將電荷的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行分解,知道在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)在一個(gè)水平面上建立x軸,在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小E=6.0×105 N/C,方向與x軸正方向相同.在O處放一個(gè)電荷量q=-5.0×10-8 C、質(zhì)量m=1.0×10-2 kg的絕緣物塊.物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20,沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0=2.0 m/s,如圖12所示.(g取10 m/s2)試求:   
                               
(1)物塊向右運(yùn)動(dòng)的最大距離;
(2)物塊最終停止的位置.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(13分)如圖所示,水平放置的平行板電容器極板間距離為d,加的電壓為U0,上極板帶正電。現(xiàn)有一束微粒以某一速度垂直于電場方向沿中心線OO′射入,并能沿水平方向飛出電場。當(dāng)電壓升高到U1時(shí),微?梢詮木郙板處飛出電場。求:

(1)帶電微粒的比荷(q/m)是多少?帶何種電荷?
(2)要使微粒束能從距N板處飛出電場,則所加的電壓U2應(yīng)為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如右圖所示,水平放置的兩平行金屬板間距為 d ,電壓大小為U,上板中央有孔,在孔正下方的下板表面上有一個(gè)質(zhì)量為 m、、電量為-q的小顆粒,將小顆粒由靜止釋放,它將從靜止被加速,然后沖出小孔,則它能上升的最大高度 h = ______

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(17分)如圖所示,在水平面上放置一凹槽B,B與水平面面間有摩擦,槽質(zhì)量為m,內(nèi)壁間距離為d,槽內(nèi)靠近左側(cè)壁處有質(zhì)量也為m小物塊A,帶有q電量正電,槽內(nèi)壁絕緣光滑,系統(tǒng)又處于一水平向右的勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度為E,t=0時(shí)刻A由靜止釋放,每次A與槽B內(nèi)壁碰撞無動(dòng)能損失交換速度。觀察發(fā)現(xiàn)A只與槽B右壁發(fā)生周期性的碰撞,且每次碰后速度為零。求
(1)A第一次與槽B發(fā)生碰撞前的速度
(2)槽B與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ
(3)以后運(yùn)動(dòng)過程中A與槽B左壁的最短距離和第n次碰撞前摩擦力對(duì)槽B所做功

 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,兩平行金屬板水平放置,間距為d,板間存在勻強(qiáng)電場.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球,以豎直向下的初速度從上板的小孔射入,當(dāng)它從下板的小孔穿出時(shí)所用的時(shí)間為t,若小球以同樣大小的初速度從下板的小孔豎直向上射入,則從上板小孔穿出時(shí)所用的時(shí)間為t/2.不計(jì)空氣阻力.求:

小題1:指出兩板間電場強(qiáng)度的方向.
小題2:電場強(qiáng)度的大小.
小題3:小球穿出下板小孔時(shí)速度v1與穿出上板小孔時(shí)速度v2之比v1v2.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,A板的電勢UA=0,B板的電勢UB隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。電子只受電場力的作用,且初速度為零,則( )
A.若電子在t=0時(shí)刻進(jìn)入的,它將一直向B板運(yùn)動(dòng)
B.若電子在t=0時(shí)刻進(jìn)入的,它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上
C.若電子在t=T/8 時(shí)刻進(jìn)入的,它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上
D.若電子是在t=T/4時(shí)刻進(jìn)入的,它將時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

靜電噴漆技術(shù)具有效率高,浪費(fèi)少,質(zhì)量好,有利于工人健康等優(yōu)點(diǎn),其裝置示意圖如圖20所示。A、B為兩塊平行金屬板,間距d=0.30m,兩板間有方向由B指向A、電場強(qiáng)度E=1.0×103N/C的勻強(qiáng)電場。在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P,油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個(gè)方向均勻地噴出帶電油漆微粒,油漆微粒的質(zhì)量m=2.0×10-15kg、電荷量為q=-2.0×10-16C,噴出的初速度v0=2.0 m/s。油漆微粒最后都落在金屬板B上。微粒所受重力和空氣阻力以及微粒之間的相互作用力均可忽略。試求:
(1)微粒落在B板上的動(dòng)能;
(2)微粒從離開噴槍后到達(dá)B板所需的最短時(shí)間;
(3)微粒最后落在B板上所形成圖形的面積。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題


S1漂入電勢差為U的勻強(qiáng)電場,被加速后經(jīng)孔S2、S3垂直于磁場方向(該方向垂直于紙面)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。在磁場中離子沿虛線所示軌跡運(yùn)動(dòng),最后打在照相底片上的D處。
(1)求出離子經(jīng)孔S2進(jìn)入磁場時(shí)的速率。
(2)求出D位置到孔S3的距離。

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