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(12分)(2010·苏州模拟)质谱仪可测定同位素的组成.现有一束一价的钾39和...

(12分)(2010·苏州模拟)质谱仪可测定同位素的组成.现有一束一价的钾39和钾41离子经电场加速后,沿着与磁场和边界均垂直的方向进入匀强磁场中,如图11所示.测试时规定加速电压大小为U0,但在实验过程中加速电压有较小的波动,可能偏大或偏小ΔU.为使钾39和钾41打在照相底片上的区域不重叠,ΔU不得超过多少?(不计离子的重力)

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U0 【解析】设加速电压为U,磁场的磁感应强度为B,电荷的电荷量为 q,质量为m,运动半径为R,则 由qU=mv2,qvB=m, 解得R=  由此式可知,在B、q、U相同时,m小的半径小,所以钾39半径小,钾41半径大;在m、B、q相同时,U大半径大. 设:钾39质量为m1,电压为U0+ΔU时,最大半径为R1;钾41质量为m2,电压为 U0-ΔU时,钾41最小半径为R2.则 R1=  R2=  令R1=R2,则m1(U0+ΔU)=m2(U0-ΔU) 解得: ΔU=U0=U0=U0.
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考点分析:
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(11分)如图10所示,一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0从离地高为h的地方做平抛运动,落地点为N,不计空气阻力,求:

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(1)若在空间加一个竖直方向的匀强电场,使小球沿水平方向做匀速

直线运动,则场强E为多大?

(2)若在空间再加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场,小球的落地点仍   

为N,则磁感应强度B为多大?

 

 

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如图9所示,Q1、Q2带等量正电荷,固定在光滑的绝缘杆的两端,杆上套一带正电 的小球,杆所在的区域同时存在一个匀强磁场,方向如图所示,小球的重力不计.现将小球从图示位置由静止释放,在小球运动过程中,下列说法中正确的是   (  )

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A.小球的速度将一直增大

B.小球的加速度将不断变化

C.小球所受洛伦兹力将一直增大

D.小球所受洛伦兹力大小变化,方向也变化

 

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(16分)(2010·盐城模拟)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,ab恰好处在水平位置(如图13所示).已知ab的质量为m=10 g,长度L=60 cm,沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.4 T.

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(1)要使两根弹簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,ab中应沿什么方向、通过多大的电流?

(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了Δx=1 mm,求该弹簧的劲度系数.

(3)当导线中由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧被拉长多少?(取g=9.6 m/s2

9.6 N/kg)

 

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(14分)如图12所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流大小I=1 A、方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,求需要几秒,斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)                                                   

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如图11所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流大小为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是          (  )

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A.方向向上                                                          

B.大小为6ec8aac122bd4f6e

C.要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移

D.若使b下移,a将不能保持静止

 

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