25.飞行时间质谱仪可以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,经激光照射产生不同价位的正离子,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
已知元电荷电量为 e,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
(1)当 a、b 间的电压为 U1 时,在M、N 间加上适当的电压 U2,使离子到达探测器
请导出离子的全部飞行时间与比荷 K(K=ne/m)的关系式
(2)去掉偏转电压 U2,在M、N 间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度 B,若进入a、b 间所有离子质量均为 m,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a、b 间的加速电压 U1 至少为多少
25(18 分)两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图1、图2 所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)
在t=0 时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)
若电场强度 E0、磁感应强度 B0、粒子的比荷qm均已知,且 t0=2πmqB0,两板间距 h=10π2mE0qB02 (l)求位子在0~ t0 时间内的位移大小与极板间距h 的比值
(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h 表示)
(3)若板间电场强度E 随时间的变化仍如图l 所示,磁场的变化改为如图3 所示.试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)
25.(18分)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于 y轴且关于 x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于 Oxy平面向里
位于极板左侧的粒子源沿 x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板