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飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比.如图(1),带正电的离子经...

飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比manfen5.com 满分网.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L1.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)
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(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manfen5.com 满分网的离子在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△t.可通过调节电场E使△t=0.求此时E的大小.
(1)粒子在未改进的装置中做匀速直线运动,根据L=vt和qU=mv2即可求出核质比,在改进后的装置中在往返运动,根据其运动时间t2=+=+ 和qU=mv2即可求出核质比. (2)根据(1)中②即可求出落在在速度为v时的运动时间t和速度为v′时的运动时间t′,写出△t的表达式再根据△t=0即可求出电场强度E的大小. 【解析】 (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 qU=mv2…(1) 离子飞越真空管,AB做匀速直线运动,则 L=vt1…(2) 由(1)、(2)两式得离子荷质比 =…(3) 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 …(4) t2=+=+ …(5) 由(1)、(4)、(5)式得离子荷质比 =(L+)2…(6) (2)两离子初速度分别为v、v′,则 t=+=+…(7) t′=+=+…(8) △t=t-t′=(-)(v′-v)…(9) 要使△t=0,则须(-)=0…(10) 所以E=…(11)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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