题目内容
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。求离子到达探测器的全部飞行时间。
（2）为保证离子不打在极板上，试求U2与U1的关系。
【答案】
【解析】本题考查了对质谱仪工作原理的理解应用，离子在加速电场中运动时，电场力做正功qU，根据动能定理求出速度v．粒子进入磁场后做曲线运动，根据牛顿第二定律求解．
（1）由动能定理：
（2分）
离子在a、b间的加速度
（2分）
在a、b间运动的时间
（2分）
在MN间运动的时间：
（2分）
离子达到探测器的时间：
（2分）
（2）在MN间侧移 
（2分）
由
，得 
（2分）
思路拓展：质谱仪是电场和磁场知识在科技中的应用．利用质谱仪可以测定带电粒子的质量、比荷、分析同位素．
练习册系列答案
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