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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...

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。

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(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。

 

【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.
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用30cm的细线将质量为4×10-3㎏的带电小球P悬挂在O点下,当空中有方向为水平向右,大小为1×104N/C的匀强电场时,小球偏转37°后处在静止状态。

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求(1)分析小球的带电性质

(2)求小球的带电量

(3)求细线的拉力

 

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如图所示,在正的点电荷Q的电场中有a、b两点,它们到点电荷Q的距离6ec8aac122bd4f6e。求

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(l)a、b两点哪点电势高?

(2)将一负电荷放在a、b两点,哪点电势能较大?

(3)若a、b两点问的电势差为100V,将二价负离子由a点移到b点是电场力对电荷做功还是电荷克服电场力做功?做功多少?

 

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在一个点电荷Q的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m。放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电量的关系图象如图中直线a,b所示,放在A点的电荷带正电,放在B点的电荷带负电。

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求:(1)B点的电场强度的大小和方向。

(2)试判断点电荷Q的电性,并说明理由。

(3)点电荷Q的位置坐标。

 

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如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势6ec8aac122bd4f6e=15V,6ec8aac122bd4f6e=3V,6ec8aac122bd4f6e=-3V由此可知D点电势6ec8aac122bd4f6e=________V 

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如图所示,水平放置的两平行金属板间距为 d ,电压大小为U,上板中央有孔,在孔正下方的下板表面上有一个质量为 m、、电量为-q的小颗粒,将小颗粒由静止释放,它将从静止被加速,然后冲出小孔,则它能上升的最大高度 h = _________________,

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