【題目】多反射飛行時間質(zhì)譜儀是一種測量離子質(zhì)量的新型實驗儀器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計，經(jīng)電壓為U的勻強電場加速后射入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器由兩個反射區(qū)和長為l的漂移管（無場區(qū)域）構成，開始時反射區(qū)1、2均未加電場，當離子第一次進入漂移管時，兩反射區(qū)開始加上電場強度大小相等、方向相反的勻強電場，其電場強度足夠大，使得進入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復即將進入反射區(qū)2時，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏B上被探測到，可測得離子從A到B的總飛行時間。設實驗所用離子的電荷量均為q，不計離子重力。

（1）求質(zhì)量為m的離子第一次通過漂移管所用的時間；

（2）反射區(qū)加上電場，電場強度大小為E，求離子能進入反射區(qū)的最大距離x；

（3）已知質(zhì)量為的離子總飛行時間為，待測離子的總飛行時間為，兩種離子在質(zhì)量分析器中反射相同次數(shù)，求待測離子質(zhì)量。


【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

（1）設離子經(jīng)加速電場加速后的速度大小為v，有

①

離子在漂移管中做勻速直線運動，則

②

聯(lián)立①②式，得

③

（2）根據(jù)動能定理，有

④

得 ⑤

（3）離子在加速電場中運動和反射區(qū)電場中每次單向運動均為勻變速直線運動，平均速度大小均相等，設其為，有

⑥

通過⑤式可知，離子在反射區(qū)的電場中運動路程是與離子本身無關的，所以不同離子在電場區(qū)運動的總路程相等，設為，在無場區(qū)的總路程設為，根據(jù)題目條件可知，離子在無場區(qū)速度大小恒為v，設離子的總飛行時間為。有

⑦

聯(lián)立①⑥⑦式，得

⑧

可見，離子從A到B的總飛行時間與成正比。由題意可得

可得

⑨

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】理想實驗有時更能深刻地反映自然規(guī)律．伽利略設計了一個如圖所示的理想實驗，他的設想步驟如下：

①減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度；②兩個對接的斜面，讓靜止的小球沿一個斜面滾下，小球?qū)L上另一個斜面；③如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫诺母叨龋虎芾^續(xù)減小第二個斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速運動．

請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列______(只要填寫序號即可)．在上述的設想步驟中，步驟________屬于可靠的事實，步驟______是理想化的推論．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗小組用如圖甲所示裝置探究物體的加速度與合外力的關系。

（1）如圖乙所示為實驗中打出的一條紙帶，紙帶上相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點跡未標出。已知所用電源的頻率為50Hz，由紙帶上標出的數(shù)據(jù)可知小車的加速度大小為a=_____________________m/s2。

（2）實驗中保持小車的總質(zhì)量M不變，若將力傳感器的示數(shù)作為小車受到的合力F。如果根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的F－a圖象如圖丙所示，則圖象未經(jīng)過原點的原因是______；根據(jù)圖丙中數(shù)據(jù)可知小車的總質(zhì)量為_________kg。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在探究彈力和彈簧伸長的關系時，某同學把兩根輕質(zhì)彈簧I、II按圖甲所示連接進行探究．

(1)某次測量刻度尺的示數(shù)如圖乙所示，則刻度尺的示數(shù)為__________cm．

(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如下表．用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為__________N/m（g取10m/s2，計算結果保留兩位小數(shù)）．由表中數(shù)據(jù)______（填“能”或“不能”）計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)．

鉤碼數(shù)

1

2

3

LA/cm

15.76

19.71

23.66

LB/cm

29.96

35.76

41.51

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中，金屬框平面與磁場方向垂直，電阻，邊長。求

（1）在到時間內(nèi)，金屬框中的感應電動勢E；

（2）時，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；

（3）在到時間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M的四分之一圓柱體放在粗糙水平地面上，質(zhì)量為m的正方體放在圓柱體和光滑墻壁之間，且不計圓柱體與正方體之間的摩擦，正方體與圓柱體的接觸點的切線與右側(cè)墻壁成θ角，圓柱體處于靜止狀態(tài)，則（　　）

A.地面對圓柱體的支持力大于（M＋m）g

B.地面對圓柱體的摩擦力為mgtanθ

C.墻壁對正方體的彈力為

D.正方體對圓柱體的壓力為

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【題目】如圖所示，傾角θ=30°的斜面AB，在斜面頂端B向左水平拋出小球1、同時在底端A正上方某高度處水平向右拋出小球2，小球1、2同時落在P點，P點為斜邊AB的中點，則（ ）

A. 小球2一定垂直撞在斜面上

B. 小球1、2的初速度一定相等

C. 小球1落在P點時與斜面的夾角為30°

D. 改變小球1的初速度，小球1落在斜面上的速度方向都平行

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩端開口的氣缸水平固定，A、B是兩個厚度不計的活塞，可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，面積分別為S1=20cm2，S2=10cm2，它們之間用一根細桿連接，B通過水平細繩繞過光滑的定滑輪與質(zhì)量為M=2kg的重物C連接，靜止時氣缸中的氣體溫度T1=600K，氣缸兩部分的氣柱長均為L，已知大氣壓強P0=1×105Pa，取g=10m/s2，缸內(nèi)氣體可看作理想氣體；

（1）活塞靜止時，求氣缸內(nèi)氣體的壓強；

（2）若降低氣內(nèi)氣體的溫度，當活塞A緩慢向右移動L時，求氣缸內(nèi)氣體的溫度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(15分)天文學家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星。雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍。利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量。（引力常量為G）

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