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一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速...

一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片的区域MN=L,且OM=L。某次测量发现MN中左侧满分5 manfen5.com区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧满分5 manfen5.com区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。

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(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;

(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;

(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取lg2=0.301,lg3=0.477,lg5=0.699)

 

(1) (2) (3)3 【解析】 试题分析:(1)离子在电场中加速,由动能定理得 qU0=mv2; 在磁场中做匀速圆周运动,则有 解得代入 解得 (2)由(1)中第一、二两式知,,离子打在Q点,轨迹半径,则离子打在N点,轨迹半径 r=L, 则电压的范围为. (3)由(1)知, 由题意知,第1次调节电压到U1,使原本Q点的离子打在N点,则 此时,原本半径为r1的打在Q1的离子打在Q上, 解得 第2次调节电压到U2,使原本Q1的离子打在N点,原本半径为r2的打在Q2的离子打在Q上,则 解得 同理,第n次调节电压,有 检测完整,有 解得 故需要调节U的最少次数为3次. 考点:带电粒子在磁场中的运动 【名师点睛】本题是动能定理和牛顿定律的综合题,解决本题的关键会运用几何知识和归纳法分析离子轨道半径变化的规律,灵活运用动能定律和牛顿第二定律解答.  
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考点分析:
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如图,一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2满分5 manfen5.com。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。

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(1)某欧姆表的内部结构如图甲所示电路,欧姆表开关拨至“×10满分5 manfen5.com”,并进行了必要的调零。一同学准备用一个电阻箱Rx较精确地测出欧姆表的电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻R(即Rg+R0+r),他的操作步骤是:

A.将欧姆表与电阻箱Rx连成图甲所示的闭合电路;

B.调节电阻箱阻值,记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表G的示数I;

C.将记录的各组Rx、I的数据描点在图乙中,得到满分5 manfen5.com图象;

D.根据图乙作得的满分5 manfen5.com图象,求出电源的电动势E和欧姆表内阻R

图甲中,a表笔颜色是___色的,电源的电动势E为___V,欧姆表内阻R­为___满分5 manfen5.com,电流表的量程为________。

(2)若该同学将图甲中电流表G并联一个定值电阻,组成一个新的欧姆表,这个新欧姆表的倍率较之改装前欧姆表的倍率______(填“变大”“变小”或“相同”)。

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某同学用图(a)所示的试验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。

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(1)物块下滑时的加速度a=_____ m/s2,打C点时物块的速度v=____m/s;

(2)已知重力的速度带下为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是_____(填正确答案标号)。

A.物块的质量    B.斜面的高度    C.斜面的倾角

 

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我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×103kg,地球质量约为月球的81倍,地球半径为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2。则次探测器

A.在着陆前瞬间,速度大小约为8.9m/s

B.悬停时受到的反冲作用力约为2×103N

C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒

D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度

 

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如图甲所示,正方形金属线圈abcd位于竖直平面内,其质量为m,电阻为R。在线圈的下方有一匀强磁场,MN和M’N’是磁场的水平边界,并与bc边平行,磁场方向垂直于纸面向里。现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,图乙是线圈由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图中字母均为已知量.重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是

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A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向

B.金属线框的边长为v1(t2—t1

C.磁场的磁感应强度为满分5 manfen5.com

D.金属线框在0~t4的时间内所产生的热量为满分5 manfen5.com

 

 

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