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(22分)质谱仪可以测定有机化合物分子结构,质谱仪的结构如图1所示。有机物的气体...

(22分)质谱仪可以测定有机化合物分子结构,质谱仪的结构如图1所示。有机物的气体分子从样品室注入离子化室,在高能电子作用下,样品气体分子离子化或碎裂成离子(如C2H6离子化后得到C2H6+、C2H2+、CH4+等)。若离子化后的离子均带一个单位的正电荷e,初速度为零,此后经过高压电源区、圆形磁场室,真空管,最后在记录仪上得到离子,通过处理就可以得到离子质荷比(m/e),进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。

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1请说明高压电源A端应接正极还是负极,磁场室的磁场方向垂直纸面向里还是垂直纸面向外

2C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后,出现了轨迹I和II,试判定它们各自对应的轨迹,并说明原因

3若磁感应强度为B时,记录仪接收到一个明显信号,求与该信号对应的离子质荷比(m/e)

4调节磁场室磁场的大小,在记录仪上可得到不同的离子。设离子的质荷比为β,磁感应强度大小为B,为研究方便可作B-β关系图线。当磁感应强度调至B0时,记录仪上得到的是H+,若H+的质荷比为β0,其B-β关系图线如图2所示,请作出记录仪上得到了CH4+时的B-β的关系图线

 

(1)高压电源A端应接“负极”,磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外;(2)对应的轨迹是轨迹Ⅱ;对应的轨迹是轨迹Ⅰ;(3);(4)如图所示。   【解析】 试题分析:(1)高压电源A端应接“负极” 2分 磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外 2分 (2)设离子通过高压电源后的速度为v,由动能定理可得 2分 离子在磁场中偏转 2分 联立解得 由此可见,质量大的离子的运动轨迹半径大 2分 对应的轨迹是轨迹Ⅱ;对应的轨迹是轨迹Ⅰ 2分 (给出正确的结论,没有过程的给2分) (3)粒子在磁场中偏转,由几何关系 可得 4分 由(2)代入可得 2分 (4)由上题结论知 得 对H+有 对有 故此可得CH4+时的B-β的关系图线如下图所示(做出正确图线即给4分) 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动。  
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考点分析:
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(20分)滑草逐渐成为我们浙江一项新兴娱乐活动。某体验者乘坐滑草车运动过程简化为如图所示,滑草车从A点静止滑下,滑到B点时速满分5 manfen5.com度大小不变而方向变为水平,再滑过一段水平草坪后从C点水平抛出,最后落在三角形状的草堆上。已知斜坡AB与水平面的夹角θ=37°满分5 manfen5.com,长为xAB=15m,水平草坪BC长为xBC=10m。从A点滑到了B点用时3s。该体验者和滑草车的质量m=60kg,运动过程中看成质点,在斜坡上运动时空气阻力不计。(sin37°=0.6cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2

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(1)求滑草车和草坪之间的动摩擦因数;

(2)体验者滑到水平草坪时,恰好受到与速度方向相反的水平恒定风的作用,风速大小为5m/s,已知风的阻力大小F与风速v满足经验公式F=1.2v2。求体验者滑到C点时的速度大小;

(3)已知三角形的草堆的最高点D与C点等高,且距离C点6m,其左顶点E位于C点正下方3m处。在某次滑草过程中,体验者和滑草车离开C点时速度大小为7m/s,无风力作用,空气阻力忽略不计,求体验者和滑草车落到草堆时的动能。

 

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(16分)一般在微型控制电路中,由于电子元件体积很小,直接与电源连接会影响电路精准度,所以采用“磁”生“电”的方法来提供大小不同的电流。在某原件工作时,其中一个面积为S=4×10-4m2,匝数为10匝,每匝电阻为0.02Ω的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度大小B随时间t变化的规律如图1所示。

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(1)求在开始的2s内,穿过线圈的磁通量变化量;

(2)求在开始的3s内,线圈产生的热量;

(3)小勇同学做了如图2的实验:将并排在一起的两根电话线分开,在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线,这条导线与电话线是绝缘的,你认为耳机中会有电信号吗?满分5 manfen5.com写出你的观点,并说明理由。

 

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(10分)小潘同学描绘小满分5 manfen5.com灯泡的伏安特性曲线”实验中,所用小灯泡的规格为2.5V,0.3A

(1)用实验室的高中学生电源作为电源,应该选用图1中    稳压2A交流3A)的二个接线柱;

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(2)滑动变阻器应该选    (填R15Ω,2A或R250Ω,1A);

(3)小同学连接电路之后,合上开关(如图2所示),移动滑动变阻器,灯泡发光、电流表和电压表都有示数。但同桌指出还有一处错误,这错误是   

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(4)实验结束之后,他描绘了如图3的伏安特性曲线,老师一看就判定是错误,老师判定的据是   

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(10分)小杨同学采用如图1所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验

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(1)除了图1装置中的器材之外,还必须从图2中选取实验器材,其名称是   

(2)指出图1装置中一处不合理的地方   

(3)小杨同学得到了如图3的一条纸带,读出0、5两点间的距离为    cm

(4)计算打下计数点5时纸带速度的大小为    m/s(保留3位有效数字)。

 

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某同学对某种抽水泵中的电磁泵模型进行了研究。如图电磁泵是一个长方体,ab边长为L1左右两侧面是边长为L2的正方形在泵头通入导电剂后液体的电阻率为ρ,泵体所在处有方向垂直向外的磁场B,把泵体的上下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上,理想电流表示数为I若电磁泵和水面高度差满分5 manfen5.com为h,不计水在流动中和管壁之间的阻力,重力加速度为g。则

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A.泵体上表面应接电源正极

B.电源提供的电功率为U2L1

C.电磁泵不加导电剂也能抽取不导电的纯水

D.在t时间内抽取水的质量为m,这部分水离开泵时的动能为满分5 manfen5.com

 

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