满分5 > 高中物理试题【答案带解析】

质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示为一种质谱仪的原理示意...

质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示为一种质谱仪的原理示意图,粒子源产生的电荷量为q的正离子,飘入加速电场加速后,刚好沿直线通过速度选择器,通过狭缝O沿垂直磁场的方向进入偏转磁场,并打在底片上的中点P处。已知速度选择器中的电场强度为E,磁感应强度为B1,偏转磁场的磁感应强度为B。,放置底片的区域MN=L,且ONL。不考虑离子的重力和进入加速电场前的初速度。

(1)求离子的质量m和加速电场的电压U;

(2)只改变偏转磁场磁感应强度的大小,可调节离子打在底片上的位置。为使离子打在底片上,求偏转磁场磁感应强度的调节范围(用B0表示)。

 

(1) , (2) 【解析】(1)离子经电压为U的电场加速, 由动能定理得 ① 离子在速度选择器中② 离子进入磁场后做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得③ 由几何关系得④ 联立②③④解得 代入①,联立②解得 (2)要使离子打在底片上,即⑤ 由③式得R和B成反比,故  
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考点分析:
考点1:洛伦兹力公式与方向
考点2:质谱仪和回旋加速器
  
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在探究小灯泡的伏安特性时,所用小灯泡上标有“2.5v,0.6W”字样,实验室提供的器材有:

A.电流表A1(内阻约为5Ω、量程为0~25 mA)

B.电流表A2(内阻约为lΩ,量程为0—300 mA)

C.电压表Vl(内阻约为5 kΩ、量程为0—3 V)

D.电压表V2(内阻约为15 kΩ、量程为0~15 V)

E.滑动变阻器R1(最大阻值为0—l0Ω、额定电流为0.6 A)

F.滑动变阻器R2(最大阻值为0—1000Ω、额定电流为0.2A)

G.稳压电源F(电动势为9.0V、内阻可忽略)

H.开关一个、定值电阻若干、导线若干

由以上信息回答下列问题:

(1)实验前设计的电路图如图1所示。为了减小实验误差,该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器应分别为_______(选填器材前的字母)。为保护滑动变阻器和灯泡,应在电路中串联的定值电阻R0合适的电阻值应为_________(选填“1Ω”、“10Ω”、"30Ω”、"100Ω”)。

(2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后,在图2中用笔画线代替导线,将实物完整连接起来。

(3)连接好电路后,通过改变滑动变阻器的滑片位置,并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。若将两个这样的小灯泡并联后直接接在电动势E=3V、内电阻r=5Ω的电源上,每个小灯泡所消耗的实际功率为___________W。(结果保留两位有效数字)

 

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利用力传感器研究“加速度与舍外力的关系”的实验装置如图所示。

(1)下列基于该实验操作的说法,正确的是_________。(选填选项前的字母)

A.实验前需垫高木板右端以平衡摩擦力

B.实验应保证小车的质量远大于所挂钩码的质量

C.实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行

D.实验开始时,应先放开小车再接通电源

(2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带,取计数点ABCDE,相邻两点之间的时间间隔相同,已测得AB=4.11 cm,AC=10.00cm.AD=17. 69 cm,AE=27.20 cm。若已求得打点计时器打B点时小车的速度vB=0.50 m/s,则小车的加速度a=_______ m/s2.(计算结果保留三位有效数宇)。

(3)若甲、乙两同学用同一装置进行实脸,为方便对比,两个同学画图时横、纵坐标的标度都一样,各自得到的aF图象移至同一坐标系后如图所示。则两位同学使用的器材中小车质量的大小关系是m___m(填“大于”或“小于”)。

 

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如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为BM为磁场边界上一点,有无数个带电荷量为+q、质量为m的相同粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场,这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的1/3。下列说法中正确的是

A. 粒子从M点进入磁场时的速率为

B. 粒子从M点进入磁场时的速率为

C. 若将磁感应强度的大小增加到,则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的

D. 若将磁感应强度的大小增加到,则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的

 

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如图所示,电梯质量为M,电梯地板上放置一个质量为m的物块,轻质钢索拉动电梯由静止开始竖直向上做匀加速直线运动,当上升高度为H时,速度达到v。不计空气阻力,重力加速度为g,在这个过程中

A. 物块所受支持力与钢索拉力之比为mM

B. 地板对物块的支持力做的功等于

C. 物块克服重力做功的平均功率等于

D. 电梯及物块构成的系统机械能增加量等于

 

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如图所示,一根总电阻为R的导线弯成宽度和高度均为d的“半正弦波”形闭合线框。竖直虚线之间有宽度也为d、磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于线框所在的平面。线框以速度v向右匀速通过磁场,ab边始终与磁场边界垂直。从b点到达边界开始到a点离开磁场为止,在这个过程中

A. 线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向

B. ab段直导线始终不受安培力的作用

C. 平均感应电动势为

D. 线框中产生的焦耳热为

 

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