飛行時間質(zhì)譜儀可通過測量離子飛行時間得到離子的比荷q/m，如圖1。帶正電的離子經(jīng)電壓為U的電場加速后進入長度為L的真空管AB，可測得離子飛越AB所用時間t1。改進以上方法，如圖2，讓離子飛越AB后進入場強為E（方向如圖）的勻強電場區(qū)域BC，在電場的作用下離子返回B端，此時，測得離子從A出發(fā)后返回B端飛行的總時間為t2（不計離子重力）。
（1）忽略離子源中離子的初速度用t1計算荷質(zhì)比。
（2）離子源中相同比荷的離子由靜止開始可經(jīng)不同的加速電壓加速，設兩個比荷都為q/m的離子分別經(jīng)加速電壓U1、U2加速后進入真空管，在改進后的方法中，它們從A出發(fā)后返回B端飛行的總時間通常不同，存在時間差Δt，可通過調(diào)節(jié)電場E使Δt＝0。求此時E的大小。
（1）（2）

試題分析：（1）設離子帶電量為q，質(zhì)量為m，經(jīng)電場加速后的速度為v，則2 …（2分）
離子飛越真空管，在AB做勻速直線運動，則L＝vt1…（2分）解得荷質(zhì)比：…（1分）
（2）兩離子加速后的速度分別為v1、v2，則、，…（2分）
離子在勻強電場區(qū)域BC中做往返運動，設加速度為a，則qE＝ma…（1分），
兩離子從A出發(fā)后返回B端飛行的總時間為…（1分）、t2＝＋…（1分）
t1－t2＝，要使Δt＝0，則須 解得：…（2分）
點評：帶電粒子在電場中的運動所遵循的規(guī)律和力學中的運動規(guī)律相同，故學好力學是學習電學的基礎．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（10分）如圖所示，甲圖是用來使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)的裝置．乙圖為該裝置中加速與偏轉(zhuǎn)電場的等效模擬．以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正向的勻強電場，場強為E；右側(cè)為沿y軸負方向的勻強電場。已知OA⊥AB，OA＝AB，且OB間的電勢差為U0。若在x軸的C點無初速地釋放一個電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子(不計重力)，結果正離子剛好通過B點．求：

(1)CO間的距離d；
(2)粒子通過B點的速度大小．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，直線MN是某電場中的一條電場線（方向未畫出）。虛線是一帶電的粒子只在電場力的作用下，由a運動到b的運動軌跡，軌跡為一拋物線。下列判斷正確的是
A．電場線MN的方向一定是由N指向M
B．帶電粒子由a運動到b的過程中動能一定增加
C．帶電粒子在a點的電勢能一定大于在b點的電勢能
D．帶電粒子在a點的加速度一定大于在b點的加速度

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，長為L(L=ab=dc)高為H(H=bc=ad)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強電場。電量為q、初動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab方向進入電場，不計重力。若粒子從c點離開電場，求電場強度的大小E和粒子離開電場時的動能。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示,PQ、MN兩極板間存在勻強電場,兩極板間電勢差為U、間距為d,MN極板右側(cè)虛線區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場.現(xiàn)有一初速度為零、帶電量為q、質(zhì)量為m的離子從PQ極板出發(fā),經(jīng)電場加速后,從MN上的小孔A垂直進入磁場區(qū)域,并從C點垂直于虛線邊界射出.求:
(1)離子從小孔A射出時速度v0；
(2)離子帶正電還是負電？C點離MN板的距離？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲所示，在兩平行金屬板的中線OO′某處放置一個粒子源，粒子沿OO1方向連續(xù)不斷地放出速度的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強磁場，磁感應強度B=0.01T，方向垂直紙面向里，MN與中線OO′垂直。兩平行金屬板間的電壓U隨時間變化的U—t圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計，若時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場（設在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場看作是恒定的）。求：

（1）時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向。
（2）從粒子源放出的粒子在磁場中運動的最短時間和最長時間。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

(10分)從粒子源射出的帶電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q，它以速度v0經(jīng)過電勢差為U的帶窄縫的平行板電極S1和S2間的電場，并從O點沿Ox方向進入磁感應強度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強磁場，Ox垂直平行板電極S2，當粒子從P點離開磁場時，其速度方向與Ox方向的夾角θ＝60°，如圖8－2－20所示，整個裝置處于真空中．

(1)求粒子在磁場中沿圓弧運動的軌道半徑R；
(2)求粒子在磁場中運動所用的時間t.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在一個勻強電場中有a、b兩點，相距為d，電場強度為E，把一個電量為q的負電荷由a移到b點時，電場力對電荷做正功W，以下說法正確的是（    ）
A．a(chǎn)點電勢比b點電勢低B．a(chǎn)、b兩點電勢差大小為U=Ed
C．a(chǎn)、b兩點電勢差大小為D．該電荷在b點電勢能較在a點大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖，M、N為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長為L，在兩極板間加一垂直極板方向的場強為E的勻強電場。設一個質(zhì)量為m、電荷量為q的離子以速度v0從左邊 O’點射入，入射方向跟極板平行，設離子能從右邊緣射出。不計離子重力，求
（1）離子在極板間運動的加速度a的大�。�
（2）離子從O’點射入到射出平行金屬板的時間t？
（3）離子離開電場時的側(cè)移距離y？

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