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有一种质谱仪的工作原理图如图所示.静电分析器是四分之一圆弧的管腔,内有沿圆弧半径...

有一种质谱仪的工作原理图如图所示.静电分析器是四分之一圆弧的管腔,内有沿圆弧半径方向指向圆心O1的电场,且与圆心O1等距各点的电场强度大小相等.磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行.由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿半径为R的四分之一圆弧做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器.而后离子由P点射入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器.已知加速电场的电压为U,磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B

(1)请判断磁分析器中磁场的方向;

(2)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;

(3)求磁分析器中Q点与圆心O2的距离d

 

1)垂直纸面向外(2)(3) 【解析】 (1)带正电的粒子进磁场的速度水平向右,要从下边界Q射出,P点的洛伦兹力必须竖直向下,根据洛伦兹力左手定则判断磁场方向垂直纸面向外. (2)设离子进入静电分析器时的速度为v,离子在加速电场中加速, 根据动能定理 有① 离子在静电分析器中做匀速圆周运动,指向圆心O1的电场力为向心力,有② 由①②解得③ (3)离子在磁分析器中做匀速圆周运动,圆心为O2,根据牛顿第二定律 有 ④ 由题意可知,水平向右进入磁场,竖直向下离开磁场,根据几何关系可得圆周运动的轨道半径⑤ 由①④⑤式解得⑥  
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如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长L1=0.40m、L2=0.25m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0Ω,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和R=3.0Ω的定值电阻相连接.线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度ω=2.0rad/s.求:

(1)电阻R两端电压的最大值;

2)在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热.

 

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在设计“伏安法测小灯泡的电阻”实验电路时,要思考以下两个问题:

1)电流表内接还是外接?

如图1所示,某同学采用试接的方法,让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化,而电流表示数无明显变化,说明小灯泡的阻值与_________(填写“电流表”或“电压表”)的阻值接近,应选择电流表_________(填写“内接”或“外接”)的电路。

2)如何选择滑动变阻器?

有三种规格的滑动变阻器,它们的最大阻值分别是R1=20Ω,R2=200Ω,R3=1750Ω。将它们分别接入图2所示电路。保持MN间电压恒定,从左向右移动滑片P,研究小灯泡两端的电压U与滑片的滑动距离L(滑片从左向右滑动的最大距离为L0)的关系,如图中“×”为根据实验数据描出的点,请你结合如图判断该实验中选择哪一种规格的滑动变阻器最合适______,并简要说明理由.

 

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某同学在测定玻璃的折射率的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'bb'.O为直线AOaa'的交点.在直线OA上竖直地插上P1P2两枚大头针.

 

(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________

A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像

B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像

C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3的像

D.插上大头针P4,使P4挡住P3P1P2的像

(2)过P3P4作直线交bb'O',O'作垂直于bb'的直线NN',连接OO'.测量图1中角αβ的大小,则玻璃砖的折射率n=_________.

(3)该同学在实验中将玻璃砖界面aa'bb'的间距画得过宽.若其他操作正确,则折射率的测量值__________(大于小于等于”)准确值.

 

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空间某一静电场的电势φx轴上的分布如图所示,图中曲线关于纵轴对称。在x轴上取ab两点,下列说法正确的是(  

A.ab两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴正向

B.ab两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴负向

C.ab两点的电场强度在x轴上的分量大小Ea<Eb

D.一正电荷沿x轴从a点移到b点过程中,电场力先做正功后做负功

 

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雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10PM2.5分别表示球体直径小于或等于10μm2.5μm的颗粒物。某检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。据此材料,以下叙述正确的是(  )

A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6m的悬浮颗粒物

B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力

C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动

D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

 

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