题目内容

（10分）飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，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a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。
（1）当a、b间的电压为U1，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器。求离子从a板到达探测器的飞行时间。
（2）为保证离子不打在极板上，试求U2与U1的关系。


 

 
解：（1）由动能定理：             
离子在a、b间的加速度               
在a、b间运动的时间        
在MN间运动的时间：         
离子达到探测器的时间：
                  
（2）在MN间侧移         
由，得                       
 略
练习册系列答案
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如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是   (　　)
A．粒子在M点的速率最大
B．粒子在电场中做匀变速曲线运动
C．粒子所受电场力沿电场方向
D．粒子在电场中的电势能始终在增加
两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是匀强电场。一个质量为m，电荷量为q正粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向指向圆心射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板圆心。忽略重力和空气阻力的影响，求：
（1）两极板间的电场强度E的大小；
（2）正粒子在极板间运动的加速度a的大小；
（3）正粒子的初速度v0的大小。
两个带相同电荷量、同种电荷的带电粒子，质量不同，同时以大小为v0而方向相反的速度垂直场强方向进入场强为E的同一足够大的匀强电场中，如图所示，不计重力，而且它们在场内也不会相碰.在粒子射入电场经时间Δt后，下面说法正确的（ ）
A．速度有可能相同B．动量有可能相同
C．动量变化相同D．动能变化相同
如图所示，A为粒子源。在A和极板B间的加速电压为U1，在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2。C、D板长L，板间距离d。现从粒子源A发出质量为m，带电量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后进入偏转电场，最后穿出打在右侧的屏幕上，不计粒子的重力。求：
（1）粒子穿过B板时的速度大小；
（2）粒子离开偏转电场时的侧移距离；
（3）离开偏转电场时粒子的动能。
（18分）如图甲所示，真空中的电极K连续不断地发出电子（电子的初速度可忽略不计），经电压为U0的电场加速，加速电压U0随时间t变化的图像如图乙所示．每个电子通过加速电场的过程时间极短，可认为该过程加速电压不变．电子被加速后由小孔S穿出，沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线，从左边缘射入A、B两板间的偏转电场，A、B两板长均为L=0.20m，两板之间距离d=0.050m，A板的电势比B板的电势高U．A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P（面积足够大）之间的距离b=0.10m．荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上，不计电子之间的相互作用力及其所受的重力．求：
（1）假设电子能射出偏转电场，从偏转电场右端射出时，它在垂直于两板方向的偏转位移y为多少（用字母表示）；
（2）要使电子都打不到荧光屏上，A、B两板间所加电压U应满足什么条件；
（3）当A、B板间所加电压U=50V时，电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内．
如图所示，两平行金属板水平放置,板间存在竖直向下的勻强电场。一带电粒子以初速度V0沿上板边缘垂直于电场线射入匀强电场，它刚好贴着下板边缘飞出。已知匀强电场两极板长L，间距为d，（粒子的重力忽略不计）求：（16分）
⑴如果带电粒子的初速度变为2V0，则离开电场时，沿场强方向的侧向位移y为多少？
⑵如果带电粒子的初速度变为2V0，粒子离开电场后继续运动，当它的竖直位移仍为d时，它的水平位移x为多少？
(3)如果带电粒子的初速度变为2V0，粒子离开电场时动能与带电粒子以初速度V0射入匀强电场后离开电场时动能之比？
质子（）和a粒子（）由静止经相同加速电压加速后，垂直射入同一匀强电场，射出电场时，它们的横向侧移量之比是（      ）
A．2:1B．1:1 C．1:2D．1:4，
为测定电子荷质比，用一长为5.0×m，间距为2.0×m的两平行金属板，使两板带等量异种电荷，板间电压为180V，一电子以2.0×m/s的速度垂直电场方向进入电场，离开电场时偏离入射方向为5.0×m，求电子荷质比为多少?

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