题目内容
【题目】近年来，京津冀地区加大了对大气污染治理工作的力度，空气质量进一步好转，2018年北京地区空气质量为优良的天数达到了227天．空气中的污染颗粒可用飞行时间质谱仪来研究．质谱仪通过测量带电粒子的飞行时间，可以得到粒子的比荷，从而进一步研究污染颗粒的特性．
某种型号的飞行时间质谱仪结构简图如图所示：主要由脉冲阀，激光器，
、
两平行极板间的加速电场，
、
间的无场漂移区（该区域不存在电场）以及紧邻无场漂移区的探测器组成，探测器可以接收和观察带电粒子．板上的小孔
与板上小孔
的连线垂直于、两板．已知、两板间距为
、电压为
；、间的无场漂移区的长度为
．
测量时，仪器内部处于真空状态，脉冲阀释放微量气体，经激光照射，气体微粒成为带电粒子，带电粒子从板上的小孔进入电场，从板上小孔射出，沿
方向进入无场漂移区，然后到达探测器．忽略带电粒子进入板时的速度，不计粒子所受重力和粒子间的相互作用．
（1）试定性描述从小孔到达探测器的过程中，带电粒子的速度变化情况；
（2）若某带电粒子从小孔到达探测器的总飞行时间为
，求该粒子的比荷
；
（3）增大带电粒子在质谱仪中的飞行时间，可以提高测量粒子比荷的准确程度．为了提高测量的准确程度，在、两板间电压不变的情况下，请根据仪器的工作原理，提出一个改进仪器结构的合理设想．
【答案】(1)先匀加速后匀速 （2）
（3）增大
或增大
【解析】
（1）从
到
，带电粒子做初速度为0的匀加速直线运动，速度随时间均匀增大，到达时的速度最大；从到探测器，带电粒子做匀速直线运动，速度保持不变。
（2）设粒子到达时的速度为
，根据动能定理则
粒子在
、
板间飞行的时间
粒子在
、
板间飞行的时间
粒子总的飞行时间
解得
（3）根据带电粒子在质谱仪中的飞行时间
增大或增大，可以增大带电粒子在质谱仪中的飞行时间，以提高测量粒子比荷的准确程度。
