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(1)當a.b間的電壓為U1時.在M.N間加上適當?shù)碾妷篣2.使離子到達探測器.請導出離子的全部飛行時間與比荷K的關系式.(2)去掉偏轉電壓U2.在M.N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強磁場.磁感應強度B.若進入a.b間所有離子質量均為m.要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側飛出.a.b間的加速電壓U1至少為多少? 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

飛行時間質譜儀主要由脈沖閥、激光器、加速電場、偏轉電場和探測器組成，可以對氣體分子進行分析。如圖所示，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的離子，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板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器。已知加速電場a、b板間距為d，偏轉電場極板M、N的長度為L1，寬度為L2。不計離子重力及進入a板時的初速度。
（1）設離子帶電粒子比荷為k（k=q/m），如a、b間的加速電壓為U1，試求離子進入偏轉電場時的初速度v0；
（2）當a、b間的電壓為U1時，在M、N間加上適當?shù)碾妷篣2，離子從脈沖閥P噴出到到達探測器的全部飛行時間為t。請推導出離子k比荷的表達式；
（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量過大，打到極板上，請說明如何調節(jié)才能觀察到離子？

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精英家教網(wǎng)真空室中有如圖所示的裝置，設電子電量為e、質量為m．電極K發(fā)出的電子（初速不計）經(jīng)過加速電場后，由小孔O沿水平放置的偏轉板M、N間的中心軸線OO'射入．M、N板長為L，兩板間的距離d，兩板間加有恒定電壓U2，它們間的電場可看作勻強電場．偏轉板右端邊緣到熒光屏P的距離為s．當加速電壓為U1時，電子恰好打在熒光屏的B點．已知A、B點到中心軸線OO′的距離相等．求U1．

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飛行時間質譜儀可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)生電荷量為q、質量為m的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場（a、b間的電壓為U1），從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器．已知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．則：
（1）在M、N間加上適當?shù)碾妷海闺x子到達探測器．求離子到達探測器的全部飛行時間．
（2）為保證離子不打在極板上，求M、N間的最大偏轉電壓U2．
（3）求離子離開偏轉控制區(qū)時的最大速率．

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飛行時間質譜儀可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)生電荷量為q、質量為m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板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器．已知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U1，在M、N間加上適當?shù)碾妷篣2，使離子到達探測器．求離子到達探測器的全部飛行時間．
（2）為保證離子不打在極板上，試求U2與U1的關系．

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飛行時間質譜儀可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)生電荷量為q、質量為m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板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器。已知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U1，在M、N間加上適當?shù)碾妷篣2，使離子到達探測器。求離子從a板到達探測器的飛行時間。

   （2）為保證離子不打在極板上，試求U2與U1的關系。

        
                   
    

			
    
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    一
    題號
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    答案
    B
    BD
    CD
    A
    A
    AD
    AB
    A
    C
    CD
    A
    ACD
    二
    13（1）D （5分）  
(2)   80J （5分）   14 (1) A （5分） (2) ×10 8 m/s
（5分）     
    15．（12分）4.0（3分）， 2.16 或2.2（3分），滑塊的質量（3分），（3分）
    16 （12分）
    (1)  連接電路如答案圖（5分）         
(2) A （2分） (3) 1.6×103℃ （5分）
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
    17（18分）（1）．解：①設該星球表面的重力加速度為g小球的上升時間為，
    


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    • 
   
      
    
    
      
    
      20081125
      解得     
（2分）
         ②在該星球表面上小球所受萬有引力為
           （2分）
      （1分）.
      (2) ①從B到C的過程中，加速度大小為a1＝＝2 m/s2  （2分），
      又a1＝mg，所以m＝0.2 
                          （2分），
      ②從A到B的過程中，加速度大小為a2     
      根據(jù)牛頓第二定律 mgsinq－mmgcosq＝ma2    （2分），
      a2＝4.4 m/s2
                        
a2＝＝4.4 m/s2            
（2分），
                          
VA=2.0 m/s                 
（1分）
      18（16分）
      解：設導體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為E，感應電流為I。外電路為ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后再與ab邊電阻并聯(lián)，設總電阻為R，ab邊和dc邊的電流分別為Iab和Idc。
      ⑴ 金屬框受重力和安培力，處于靜止狀態(tài)，有：
                      (3分)
           (2分)
      =7.5A         
   (3分)
       
      ⑵    E＝B1L1         
           (3分)
      E＝IR ， ，           (2分)
      得：          (3分)
             

      19題（17分）
      （1）由動能定理：     
                    (
2分）
      n價正離子在a、b間的加速度             
     ( 1分)
      在a、b間運動的時間=d           
         (
2分)
      在MN間運動的時間：t2=L/v                     
         (
1分)
      離子到達探測器的時間：
      t=t1+t2=                                 
            (
2分)
      （2）假定n價正離子在磁場中向N板偏轉，洛侖茲力充當向心力，設軌跡半徑為R，由牛頓第二定律得：                                 (   2分)
      離子剛好從N板右側邊緣穿出時，由幾何關系：            

      R2=L2+（R-L/2）2                                   
     (2分)
      由以上各式得：                      
    ( 2分)
      當n=1時U1取最小值
                    (
3分)
      20．（17分）
      （1）設A在C板上滑動時，B相對于C板不動，據(jù)題意對B、C分析有：
      μmg=2ma，得，                      
( 1分)
      又B最大的加速度為由于am>a，所以B相對于C不滑動而一起向右做勻加速運動，則。                     
 (
2分)
      （2）若物塊A剛好與物塊B發(fā)生碰撞，則A相對于C運動到B所在處時，A、B的速度大小相等，因為B與木板C的速度相等，所以此時三者的速度均相同，設為v1，由動量守恒定律得：
      mv0=3mv1        ①               
 (
2分)
       
      在此過程中，設木板C運動的路程為s1，則A運動的路程為s1+L，如圖所示，由動能定理得
       
       
      對B、C系統(tǒng)有  ②          
( 2分)
      對A有    ③       (2分)
      聯(lián)立①、②、③解得：，欲使A與B發(fā)生碰撞，須滿足
                                        
( 2分)
          
      設B剛好不滑離木板C，此時三者的共同速度為v2，同理得
      mv0=3mv2         
④      (2分)
      在此過程中，A、B、C系統(tǒng)克服滑動摩擦力做功，減少的機械能轉化為系統(tǒng)的內能，由能的轉化和守恒得       ⑤   ( 2分)
      聯(lián)立④、⑤解得
      綜上所述，使物塊A能與B發(fā)生碰撞，而B又不滑離C，則物塊A的初速度v0應滿足
      。                        
(2分)