热门试卷

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a、b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）设离子带电粒子比荷为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v0；

（2）当a、b间的电压为U1时，在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k比荷的表达式；

（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？

如图所示，匀强电场方向沿x轴的正方向，场强为E。在点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为m的带电微粒，其中电荷量为q的微粒1沿y轴负方向运动，经过一段时间到达点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求

（1）分裂时两个微粒各自的速度；

（2）当微粒1到达（点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；

（3）当微粒1到达（点时，两微粒间的距离。

静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示。A、B两块平行金属板，间距d=0.30m，两板间有方向由B指向A，电场强度E=1.0×103N/C的匀强电场，在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m=2.0×1015kg，电荷量q=-2.0×10-16 C，喷出的初速度v0=2.0 m/s，油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力及微粒之间的相互作用力均忽略，求：

（1）向粒落在B板上的动能；

（2）微粒从离开喷枪后剑达B板所需的最短时间；

（3）微粒最后落在B板上所形成图形的面积。

如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1.0×102 V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0.80 m的a处有一粒子源，盒内粒子以v0=2.0×102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀释放质量为m=2.0×10-15 kg，电荷量为q=+10-12 C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力，求：（结果保留两位有效数字）

（1）粒子源所在处a点的电势；

（2）带电粒子打在金属板上时的动能；

（3）从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围（所形成的面积）；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？