Question

（14分）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，脈沖閥P噴出微量氣體，經激光照射產生電荷量為q、質量為m的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區，到達探測器。已知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。求離子到達探測器的全部飛行時間。

（2）為保證離子不打在極板上，試求U₂與U₁的關系。

 

Answer 1

【答案】

（1）  （2）

【解析】

試題分析：

（1）由動能定理：         （2分）

離子在a、b間的加速度           （2分）

在a、b間運動的時間      （1分）

在MN間運動的時間：    （1分）

離子達到探測器的時間：

                  （2分）

（2）在MN間側移      （3分）

由，得                          （3分）

考點：帶電粒子在電場中的偏轉

點評：中等難度. 此題是典型的帶電粒子的加速和偏轉的綜合應用題解決此類問題要注意加速與偏轉的前后聯系，使關系式簡化．