满分5 > 高中物理试题 >

飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电...

飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成,探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子.整个装置处于真空状态.加速电场和偏转电场电压可以调节,只要测量出带电粒子的飞行时间,即可以测量出其比荷.如图11所示,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的离子,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.已知加速电场ab板间距为d,偏转电场极板M、N的长度为L1,宽度为L2.不计离子重力及进入a板时的初速度.
(1)设离子的比荷为k(k=q/m),如a、b间的加速电压为U1,试求离子进入偏转电场时的初速度v
(2)当a、b间的电压为U1时,在从M、N间加上适当的电压U2,离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t.请推导出离子比荷k的表达式:
(3)在某次测量中探测器始终无法观察到离子,分析原因是离子偏转量过大,打到极板上,请说明如何调节才能观察到离子?

manfen5.com 满分网
(1)根据动能定理求出离子进入偏转电场时的初速度. (2)电荷在加速电场中做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速的加速度,根据速度时间公式求出匀加速运动的时间;在偏转电场中做类平抛运动,根据水平方向上做匀速直线运动求出类平抛运动的时间,抓住总时间为t得出离子比荷k. (3)电荷在偏转电场中,做类平抛运动,根据水平方向上的匀速直线运动求出运动的时间,根据竖直方向上的匀加速直线运动求出偏转的位移,看与什么因素有关. 【解析】 (1)设离子的带电量为q,质量为m,有: 得: (2)设离子在加速电场和偏转电场中的飞行时间分别为t1和t2,在加速电场中的加速度为a1, 则: t=t1+t2 联立解得:k= (3)设离子在偏转电场中的侧移量为y,则: 所以减小偏转电压U2,或增大加速电压U1 答:(1)离子进入偏转电场时的初速度为. (2)离子比荷k的表达式 (3)减小偏转电压U2,或增大加速电压U1
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
如图10所示,一质量M=0.8kg的小物块,用长l=0.8m的细绳悬挂在天花板土,处于静止状态.一质量m=0.2kg的橡皮泥粘性小球以速度v=l0m/s水平射向物块,并与物块粘在一起,小球与物块相互作用时间极短可以忽略,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)小球粘在物块上的瞬间,小球和物块共同速度的大小;
(2)小球和物块摆动过程中所能达到的最大高度;
(3)若使物块摆动升高0.8m,讨论只改变小球质量或速度的操作方法.

manfen5.com 满分网 查看答案
(1)如图甲是示波器面板,图8乙是频率为900Hz的正弦电压信号源
1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形,应将信号源的a端与示波器面板上的______接线柱相连,b端与______接线柱相连.
2)如果屏上显示的波形亮度很低、线条较粗且模糊不清.
①若要增大显示波形的亮度,应调节______旋钮.
②若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节______旋钮.
③若要将图8丙波形曲线调至屏中央,应调节______旋钮.
④若要使此波形横向展宽,应调节______旋钮;
⑤若要使此波形波幅变大,应调节______旋钮;
⑥要使屏上能够显示3个完整的波形,应调节______旋钮.
(2)某同学用图9甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线,并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题.
①根据电路图,将图乙中的实验仪器连成完整的实验电路.
②连好电路后,开关闭合前,图甲中滑动变阻器R的滑片应置于______(填“a端”、“b端”或“ab正中间”).
③闭合开关,向b端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大”,则分析电路的可能故障为______
A.小灯泡短路    B.小灯泡断路
C.电流表断路    D.滑动变阻器断路
④排除故障后,该同学完成了实验.根据实验数据,画出的小灯泡I-U图线如图.形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为______
⑤根据I-U图线,可确定小灯泡在电压为2.0V时实际功率为______(保留两位有效数字).
⑥已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5Ω,并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k(273+t),k为比例常数.根据I-U图线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为______℃.

manfen5.com 满分网 manfen5.com 满分网 manfen5.com 满分网 查看答案
如图所示,匀强磁场中有两条水平放置的电阻可忽略的光滑平行金属轨道,轨道左端接一个阻值为R的电阻,R两端与电压传感器相连.一根导体棒(电阻为r)垂直轨道放置,从t=0时刻起对其施加一向右的水平恒力F,使其由静止开始向右运动.用电压传感器瞬时采集电阻R两端的电压U并用计算机绘制出U-t图象.若施加在导体棒上的水平恒力持续作用一段时间后撤去,那么计算机绘制的图象可能是( )
manfen5.com 满分网
A.manfen5.com 满分网
B.manfen5.com 满分网
C.manfen5.com 满分网
D.manfen5.com 满分网
查看答案
空间某区域内存在电场,电场线在某竖直平面内的分布如图所示.一个质量为m、电量为q的小球在该电场中运动,小球经过A点时的速度大小为v1,方向水平向右,运动至B点时的速度大小为v2,运动方向与水平方向之间的夹角为α.若A、B两点之间的高度差为h,水平距离为S,则以下判断中正确的是( )
manfen5.com 满分网
A.A、B两点的电场强度和电势大小关系为EA<EB、φA<φB
B.如果v2>v1,则说明电场力一定做正功
C.A、B两点间的电势差为manfen5.com 满分网
D.小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为manfen5.com 满分网
查看答案
如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电机线圈电阻为1.0Ω,外接灯泡的电阻为9.0Ω.则( )
manfen5.com 满分网
A.在t=0.01s的时刻,穿过线圈磁通量为零
B.瞬时电动势的表达式为manfen5.com 满分网
C.电压表的示数为6V
D.通过灯泡的电流为0.6A
查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.