飛行時間質譜儀可對氣體分子進行分析。如圖所示,在真空狀態下,脈衝閥P噴出微量氣體,經激光照*產生不同價位的正離...
來源:國語幫 1.91W
問題詳情:
飛行時間質譜儀可對氣體分子進行分析。如圖所示,在真空狀態下,脈衝閥P噴出微量氣體,經激光照*產生不同價位的正離子,自a板小孔進入a 、b 間的加速電場,從b 板小孔*出.沿中線方向進入M 、N 板間的偏轉控制區,到達探測器。己知元電荷電量為e , a , b 板間距為d,極板M 、N 的長度和間距均為L 。不計離子重力及進入a板時的初速度。
(1)當a、b 間的電壓為U1,在M、N間加上適當的電壓U2,使離子到達探測器。請導出離子的全部飛行時間與比荷K(K=)的關係式。
(2)去掉偏轉電壓U2,在M 、N 間區域加上垂直於紙面的勻強磁場.磁感應強度為B , 若進入a、b 間的所有離子質量均為m ,要使所有的離子均能通過控制區從右側飛出,a 、b 間的加速電壓U1 至少為多少?
【回答】
解:(1)由動能定理:
n價正離子在a、b間的加速度
在a、b間運動的時間
在MN間運動的時間:
離子達到探測器的時間:
(2)假定n價正離子在磁場中向N板偏轉,洛侖茲力充當向心力,設軌跡半徑為R,由牛頓第二定律
離子剛好從N板右側邊緣穿出時,由幾何關係:
由以上各式得:
當n=1時,U1取最小值:
知識點:專題六 電場和磁場
題型:計算題