多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器,其基本原理如图所示,从离子源A处飘出的离子初速度不计,经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成,开始时反射区1、2均未加电场,当离子第一次进入漂移管时,两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场,其电场强度足够大,使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时,撤去反射区的电场,离子打在荧光屏B上被探测到,可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q,不计离子重力。
(1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间;
(2)反射区加上电场,电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离x;
(3)已知质量为的离子总飞行时间为,待测离子的总飞行时间为,两种离子在质量分析器中反射相同次数,求待测离子质量。
(1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间;
(2)反射区加上电场,电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离x;
(3)已知质量为的离子总飞行时间为,待测离子的总飞行时间为,两种离子在质量分析器中反射相同次数,求待测离子质量。
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更新时间:2020-07-11 15:48:46
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【知识点】 带电粒子在匀强电场中的直线运动
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【推荐1】有一种研究带电粒子相互作用的装置简化后的情形如图所示,让高温气化的中性磷()分子进入电离室A,在那里被电离成带正电的粒子和电子。某时刻一个三价磷粒子M从电离室缝S1飘出(速度可视为0),随即进入S1与S2之间的加速电场被加速,在缝S2处与静止的二价硼()粒子N发生正碰(碰撞后质量与电量均不变),碰撞的恢复系数为,两物体碰撞后的分离速度与碰撞前的接近速度的比值叫做恢复系数。碰撞后两粒子均垂直进入匀强磁场,最后两粒子分别打在底片上的P、Q两点。缝S1、S2与O所在直线与底片垂直,加速电压U=5×104V,磁场宽度d=12cm,磁感应强度B=。中子和质子的质量均取1.6×10-27kg,电子的电量取1.6×10-19C。求:
(1)粒子M射入缝S2时的速度为多大?
(2)两粒子碰撞后的速度为多大?
(3)P、Q两点之间的距离为多大?
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【推荐2】如图所示为一平行板电容器,电容C=1.2×10-7F,两板相距d=5cm,M板带电量的绝对值为Q=6×10-6C,N板接地,在两极板MN间的A点固定有一比荷为=4×10-3C/kg的带负电粒子(重力不计),求:
(1)N、M两板间电势差UNM及电场强度大小;
(2)若A点到N板的距离为2cm,A点电势;
(3)从A点静止释放带电粒子,粒子到达N板的速度v。
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(2)若A点到N板的距离为2cm,A点电势;
(3)从A点静止释放带电粒子,粒子到达N板的速度v。
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