现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动,某装置可用于气体中某些有害离子的收集,如图甲所示,Ⅰ区为加速区,Ⅱ区为离子收集区,其原理是通过板间的电场或磁场使离子偏转并吸附到极板上,达到收集的目的.已知金属极板CE、DF长均为d,间距也为d,AB、CD间的电势差为U,假设质量为m、电荷量为q的大量正离子在AB极均匀分布.离子由静止开始加速进入收集Ⅱ区域,Ⅱ区域板间有匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,离子恰好沿直线通过Ⅱ区域;且只撤去电场时,恰好无离子从Ⅱ区域间射出,收集效率(打在极板上的离子占离子总数的百分比)为100%,(不考虑离子间的相互作用力、重力和极板边缘效应).
(1)求离子到达Ⅱ区域时的速度大小;
(2)求Ⅱ区域磁感应强度B的大小;
(3)若撤去Ⅱ区域磁场,只保留原来的电场,则装置的收集效率是多少?
(4)现撤去Ⅱ区域的电场,保留磁场但磁感应强度大小可调.假设AB极上有两种正离子,质量分别为m1、m2,且m1≤4m2,电荷量均为q1.现将两种离子完全分离,同时收集更多的离子,需在CD边上放置一探测板CP(离子必须打在探测板上),如图乙所示.在探测板下端留有狭缝PD,离子只能通过狭缝进入磁场进行分离,试求狭缝PD宽度的最大值。
如图所示,水平地面上方高为h=7.25m的区域内存在匀强磁场,ef为磁场的上水平边界。边长L=l.0m,质量m=0.5kg,电阻R=2.0Ω的正方形线框abcd从磁场上方某处自由释放,线框穿过磁场掉在地面上。线框在整个运动过程中始终处于竖直平面内,且ab边保持水平。以线框释放的时刻为计时起点,磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象,已知线框ab边进入磁场刚好能匀速运动,g取10m/s2。求:
(1)线框进入磁场时匀速运动的速度v;
(2)线框从释放到落地的时间t;
(3)线框从释放到落地的整个过程中产生的焦耳热。
在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,取双缝间距,双缝光屏间距离,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图,则图中A位置的游标卡尺读数为_______________mm, 单色光的波长为_______________m(结果保留2位有效数字)。若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如上图所示。通过装置中的“拨杆”的拨动_______________(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。
实验最基本的特点是控制和测量,“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,为使小球的摆动尽量符合简谐运动,下面关于本实验的控制和测量必要的是______
A.摆球密度稍大一点
B.摆角要尽量大
C.测量周期时为了提高精度应该在最低点计时
D.摆线可用轻且有弹性的细绳
某同学设计出如图所示实验装置.将一质量为0.2 kg的小球(可视为质点)放置于水平弹射器内,压缩弹簧并锁定,此时小球恰好在弹射口,弹射口与水平面AB相切于A点,AB为粗糙水平面,小球与水平面间动摩擦因数μ=0.5,弹射器可沿水平方向左右移动;BC为一段光滑圆弧轨道.(O′为圆心,半径R=0.5 m.O'C与O′B之间夹角为θ=37°,以C为原点,在C的右侧空间建立竖直平面内的坐标xOy,在该平面内有一水平放置开口向左且直径稍大于小球的接收器D,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)某次实验中该同学使弹射口距离B处L1 =1.6 m处固定,解开锁定释放小球,小球刚好到达C处,求弹射器释放的弹性势能;
(2)把小球放回弹射器原处并锁定,将弹射器水平向右移动至离B处L2=0.8 m处固定弹射器并解开锁定释放小球,小球将从C处射出,恰好水平进入接收器D,求D处坐标;
(3)每次小球放回弹射器原处并锁定,水平移动弹射器固定于不同位置释放小球,要求小球从C处飞出恰好水平进入接收器D,求D位置坐标y与x的函数关系式.
如图所示,水平地面AB长为20 m,BC部分为减速缓冲区,地面由特殊材料铺设而成,在地面A端放上质量m=5 kg的箱子(可视为质点),并给箱子持续施加水平方向F=28 N推力后,箱子由静止开始运动.已知箱子与AB地面间的动摩擦因数μ1=0.4,重力加速度g=10 m/s2.
(1)求箱子由A运动到B过程的加速度大小;
(2)求箱子由A运动到B所用的时间;
(3)若箱子与BC间的动摩擦因数μ2=0.4+0.1L(式中L为箱子在BC面上所处的位置离B端的距离),则箱子沿水平面运动到距离B点多远时速度最大?