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质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器,由静电分析器和磁分析器等组成的质谱仪如图所示...

质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器,由静电分析器和磁分析器等组成的质谱仪如图所示。左侧静电分析器中有方向指向圆心O、与O点等距离处各点的场强大小相等的径向电场。右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行,两边界间距近似为零。从离子源射出的速度很小(可认为是零)。质量为m、电荷量为q的离子经加速电场加速后以速度vM点射入静电分析器,沿半径为r0的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动,从N点水平射出进入磁分析器,最后打在竖直放置于磁分析器左边界的探测板上Q点(Q点未标出),不计离子重力和离子间的相互作用。

1)求加速电场的电压和静电分析器中径向电场的电场强度大小;

2)计算探测板上Q点到O点的距离和离子从M点到Q点的运动时间;

3)若两种质量分别为m1m2的同位素离子分别以速度v1v2N点射入右侧的磁分析器中,求两种离子打在探测板上的位置到N点的距离之比。

 

(1) , ; (2), ; (3)。 【解析】 (1)离子在加速电场中,根据动能定理可知 解得 U= 离子在静电分析器中做匀速圆周运动,电场力提供向心力 解得 (2)离子进入磁分析器中,洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动 qvB=m 解得半径 根据几何关系可知,OQ的距离 x=2r﹣r0= 离子从M点到N点的运动时间 t1= 从N点到Q点的运动时间为 总时间 t=t1+t2= (3)由洛伦兹力提供向心力可知 解得 则两种离子打在探测板上的位置到N点的距离之比为 =。  
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如图所示,BCDG是光滑绝缘的圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为3mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,若滑块从水平轨道上距离B点距离为s4RA点由静止释放(重力加速度为g)。求:

(1)滑块到达圆轨道最高点D点时的速度大小v0

(2)滑块到达圆轨道最高点D点时受到轨道的作用力大小F

 

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如图所示为用直流电动机提升重物的装置,重物的重量为500N,电源电动势E110V,电源内阻r,不计各处摩擦,当电动机以v0.80m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I5.0A。求:

1)电动机消耗的总功率P

2)电动机线圈的电阻R

 

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测定金属的电阻率的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍,内三角形为中空。

为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图乙,则读数应记为________ Ω

现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ

A.电源E(电动势为3 V,内阻约为1 Ω)

B.电流表A1(量程为00.6 A,内阻r1 约为1 Ω)

C.电流表A2(量程为00.6 A,内阻r25 Ω)

D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0

E.开关S,导线若干

(1)请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图_______________

(2)先将R0调至最大,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下各电表读数,再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据,用测量量和已知量来计算R时,若A1的示数为I1A2的示数为I2,则该金属导体的电阻 R________

(3)该同学用直尺测量导体的长度为L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时,螺旋测微器读数如图丁所示,则a________ mm。用已经测得的物理量I1I2La及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ________

 

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(1)如图游标卡尺读数为_____mm

(2)某电流表表头内阻Rg200Ω,满偏电流Ig2mA,按如图改装成量程为3V15V的电压表,其中R1_____Ω

 

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如图所示,在边长为L的正三角形区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场B和平行于MN的匀强电场E,一带电粒子(不计重力)刚好以初速度v0从三角形的顶点O沿角平分线OP做匀速直线运动。若只撤去磁场,该粒子仍以初速度v0O点沿OP方向射入,此粒子刚好从N点射出。下列说法中正确的是(  )

A.粒子带负电

B.磁感应强度的大小与电场强度的大小之比为v0

C.若只撤去电场,该粒子仍以初速度v0O点沿OP方向射入,粒子将在磁场中做半径为L的匀速圆周运动,且刚好从M点射出

D.粒子在只有电场时通过该区域的时间大于粒子在只有磁场时通过该区域的时间

 

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