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如图所示为一种质谱仪的示意图,由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成.若静电分析仪...

如图所示为一种质谱仪的示意图,由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成.若静电分析仪的通道半径为R,均匀辐向电场沿通道线的场强大小为E,方向如图所示:磁分析仪中有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.忽略离子的重力,则:
(1)为了使位于A处的质量为m、电荷量为q的离子,从静止开始经加速电场加速后,沿图中的圆弧虚线通过静电分析仪,加速电场的电压U应为多大?
(2)离子由P点进入磁分析仪后,最终打在乳胶底片上的Q点,该点离入射点P多远?
(3)若有一群离子从静止开始通过质谱仪后打在同一点Q,则该群离子有什么共同点?

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带电粒子在电场中,在电场力做正功的情况下,被加速运动.后垂直于电场线,在电场力提供向心力作用下,做匀速圆周运动.最后进入匀强磁场,在洛伦兹力作用下,做匀速圆周运动.根据洛伦兹力的方向,从而可确定电性,进而可确定极板的电势高低.根据牛顿第二定律可得在电场力作用下做匀速圆周运动的表达式,从而求出加速电压.最后再由牛顿第二定律,洛伦兹力等于向心力可知,运动的半径公式,即影响半径的大小因素. 【解析】 (1)离子在加速电场中做加速运动,根据动能定理,有① 离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,有② 由①、②式得③ (2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,有④ 由②、④得⑤ ∴⑥ (3)由⑥式可知,说明该群离子必同带正电荷,且具有相同的比荷. 答:(1)加速电场的电压U应为ER; (2)离子离入射点 (3)该群离子有什么共同点该群离子必同带正电荷,且具有相同的比荷.
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考点分析:
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如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动.在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花打点计时器.
①请将下列实验步骤按先后排序:______
A.安装并调整电火花计时器与圆形卡纸的位置,使之能在圆形卡纸上打出清晰的点迹;
B.接通电火花计时器的电源,使它工作打点;
C.启动电动机,经过一小段时间,使圆形卡纸的转动稳定起来;
D.关闭电动机和计时器电源,拆除计时器,拆下圆形卡纸;
E.研究卡纸上打出的一段痕迹(图乙),并测量必要的数据,即可求出w的测量值.
②要得到角速度w的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是______
A.秒表B.毫米刻度尺C.圆规D.量角器
③写出w的表达式为:______,并指出表达式中各个物理量的意义:______
④为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动.则卡纸上点迹的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图丙所示.这样处理对w的测量结果有影响吗?______

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测量一个“水果电池”的电动势和内电阻:将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内,就构成了一个简单的“水果电池”其电动势约为1.5V.可是这种电池并不能点亮手电筒上的额定电压为1.5V,额定电流为0.3A的小灯泡,原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测得还不足3mA.现要求用量程合适的电压表(内阻较大)、电流表(内阻较小)以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材尽量准确地测定水果电池的电动势E和内电阻r.
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①本实验的电路应该选择下面的图甲或图乙中的:______
②若给出的滑动变阻器有两种规格:A(0~30Ω)、B(0~3kΩ),本实验中应该选用的滑动变阻器规格为:______,简述选用的理由:______
③实验中测出六组(U,I)的值,在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点,分析图中的点迹,可得出水果电池的电动势为E=______V;内电阻为r=______Ω;(均保留3位有效数字)
④若不计测量中的偶然误差,根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r(测量值)与真实值相比:电动势E______,内电阻r______.(均选填“偏大”、“相等”、或“偏小”)
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汽车在平直的公路上以速度v匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F1,t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动,能正确表示这一过程中速度v和牵引力F随时间t变化的图象分别是图中的( )
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如图所示,在一根一端封闭、内壁光滑的绝缘直管MN内有一个带正电的小球,空间中充满竖直向下的匀强磁场.开始时,直管水平放置,且水球位于管的封闭端M处.现使直管沿水平方向向右匀速运动,经一段时间后小球到达管的开口端N处.在小球从M到N的过程中( )
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A.磁场力对小球做了正功
B.直管对小球做了正功
C.磁场力的方向不断在变化
D.小球的运动轨迹是一直线
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用理想变压器向负载电阻R供电时,在下列情况中将使变压器的输入电功率增大的是( )
A.减小负载电阻R,其他条件不变
B.增加副线圈匝数,其他条件不变
C.增加原线圈匝数,其他条件不变
D.降低输入电压,其他条件不变
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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