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    飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m，如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB，可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法，如图2，让离子飞越AB后进入场强为E（方向如图）的匀强电场区域BC，在电场的作用下离子返回B端，此时，测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2（不计离子重力）。
    （1）忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。
    （2）离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速，设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管，在改进后的方法中，它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同，存在时间差Δt，可通过调节电场E使Δt＝0。求此时E的大小。
    （1）（2）

    试题分析：（1）设离子带电量为q，质量为m，经电场加速后的速度为v，则2 …（2分）
    离子飞越真空管，在AB做匀速直线运动，则L＝vt1…（2分）解得荷质比：…（1分）
    （2）两离子加速后的速度分别为v1、v2，则、，…（2分）
    离子在匀强电场区域BC中做往返运动，设加速度为a，则qE＝ma…（1分），
    两离子从A出发后返回B端飞行的总时间为…（1分）、t2＝＋…（1分）
    t1－t2＝，要使Δt＝0，则须 解得：…（2分）
    点评：带电粒子在电场中的运动所遵循的规律和力学中的运动规律相同，故学好力学是学习电学的基础．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （10分）如图所示，甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置．乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟．以y轴为界，左侧为沿x轴正向的匀强电场，场强为E；右侧为沿y轴负方向的匀强电场。已知OA⊥AB，OA＝AB，且OB间的电势差为U0。若在x轴的C点无初速地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子(不计重力)，结果正离子刚好通过B点．求：

    (1)CO间的距离d；
    (2)粒子通过B点的速度大小．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a运动到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是
    A．电场线MN的方向一定是由N指向M
    B．带电粒子由a运动到b的过程中动能一定增加
    C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
    D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示，长为L(L=ab=dc)高为H(H=bc=ad)的矩形区域abcd内存在着匀强电场。电量为q、初动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场，不计重力。若粒子从c点离开电场，求电场强度的大小E和粒子离开电场时的动能。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示,PQ、MN两极板间存在匀强电场,两极板间电势差为U、间距为d,MN极板右侧虚线区域内有垂直纸面向内的匀强磁场.现有一初速度为零、带电量为q、质量为m的离子从PQ极板出发,经电场加速后,从MN上的小孔A垂直进入磁场区域,并从C点垂直于虚线边界射出.求:
    (1)离子从小孔A射出时速度v0；
    (2)离子带正电还是负电？C点离MN板的距离？

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图甲所示，在两平行金属板的中线OO′某处放置一个粒子源，粒子沿OO1方向连续不断地放出速度的带正电的粒子。在直线MN的右侧分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B=0.01T，方向垂直纸面向里，MN与中线OO′垂直。两平行金属板间的电压U随时间变化的U—t图线如图乙所示。已知带电粒子的荷质比，粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计，若时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场（设在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场看作是恒定的）。求：

    （1）时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小和方向。
    （2）从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (10分)从粒子源射出的带电粒子的质量为m、电荷量为q，它以速度v0经过电势差为U的带窄缝的平行板电极S1和S2间的电场，并从O点沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平行板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图8－2－20所示，整个装置处于真空中．

    (1)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
    (2)求粒子在磁场中运动所用的时间t.

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的负电荷由a移到b点时，电场力对电荷做正功W，以下说法正确的是（    ）
    A．a点电势比b点电势低B．a、b两点电势差大小为U=Ed
    C．a、b两点电势差大小为D．该电荷在b点电势能较在a点大

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，在两极板间加一垂直极板方向的场强为E的匀强电场。设一个质量为m、电荷量为q的离子以速度v0从左边 O’点射入，入射方向跟极板平行，设离子能从右边缘射出。不计离子重力，求
    （1）离子在极板间运动的加速度a的大小？
    （2）离子从O’点射入到射出平行金属板的时间t？
    （3）离子离开电场时的侧移距离y？

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