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【题目】如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求:

(1)磁场的磁感应强度大小;

(2)甲、乙两种离子的比荷之比。

【答案】(1)(2)

【解析】试题分析 本题主要考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点,意在考查考生灵活运用相关知识解决实际问题的的能力。

解析(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1,在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1,磁场的磁感应强度大小为B,由动能定理有

由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有

由几何关系知

由①②③式得

(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2,射入磁场的速度为v2,在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2。同理有

由题给条件有

由①②③⑤⑥⑦式得,甲、乙两种离子的比荷之比为

点睛 此题与2013年北京理综卷第23题情景类似,都可以看作是质谱仪模型。解答所用的知识点和方法类似。

练习册系列答案
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【题目】卫星绕地球沿椭圆轨道运动,AC为椭圆轨道长轴端点,BD为椭圆轨道短轴端点,关于卫星的运动,以下说法不正确的是

A. A点的速度可能大于7.9km/s

B. C点的速度一定小于7.9km/s

C. 卫星在A点时引力的功率最大

D. 卫星由C运动到A万有引力的平均功率大于卫星由B运动到D万有引力的平均功率

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【题目】如图所示,在光滑水平面上方存在电场强度大小为E=2×104N/C、方向水平向左的有界匀强电场,电场右边界如图中的虚线所示,左边界为竖直墙壁,电场宽度d=4.75m。长度L=4m、质量M=2kg的不带电绝缘长木板P原先静止在水平面上。可视为质点的质量m=1kg、电荷量q=1×10-4C的带正电金属块Q从木板的右端以v0=3m/s的速度水平向左滑上木板,两者相对静止后再进入电场,木板与墙壁发生碰撞的时间极短且碰撞无机械能损失。已知金属块与木板间的动摩擦因素μ=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2

1求木板与墙壁第一次碰撞前瞬间的速度大小。

2求木板与墙壁第二次碰撞前瞬间的速度大小。

3金属块最终能否停在木板上?若能,求出金属块最终停在木板上的位置;若不能,请说明理由。

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【题目】将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器,箱子可以沿竖直轨道运动,当箱子以a=2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N(g10 m/s2).

(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,试判断箱子的运动情况.

(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?

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【题目】一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 Ω);可视为理想电压表。S1为单刀开关,S2位单刀双掷开关,E为电源,R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:

(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线_____________

(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置,闭合S1

(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器动端的位置,记下此时电压表的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2

(4)待测电阻阻值的表达式Rx=_____________(用R0U1U2表示);

(5)重复步骤(3),得到如下数据:

1

2

3

4

5

U1/V

0.25

0.30

0.36

0.40

0.44

U2/V

0.86

1.03

1.22

1.36

1.49

3.44

3.43

3.39

3.40

3.39

(6)利用上述5次测量所得的平均值,求得Rx=__________Ω。(保留1位小数)

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【题目】如图所示,在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1F2,车中所放砝码的质量分别为m1m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1x2,则在实验误差允许的范围内,有( )

A. m1m2F1=2F2时,x1=2x2

B. m1m2F1=2F2时,x2=2x1

C. m1=2m2F1F2时,x1=2x2

D. m1=2m2F1F2时,x2=2x1

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【题目】若测得某一物体质量m一定时,aF的有关数据资料如表所示:

a/ms2

1.98

4.06

5.95

8.12

F/N

1.00

2.00

3.00

4.00

(1)根据表中数据,画出a﹣F图象________(图1).

(2)根据图象判定:当m一定时,aF的关系为_______

(3)若甲、乙两同学在实验过程中,由于没有按照正确步骤进行实验,处理数据后得出如图2所示的a﹣F图象.试分析甲、乙两同学可能存在的问题:甲:_______;乙:_______

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【题目】我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程,假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0×104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度取。求飞机滑跑过程中

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2)牵引力的平均功率P

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A. t=1s时,B质点运动方向发生改变

B. t=2s前后,B质点运动方向和加速度方向均发生改变

C. A、B同时从静止出发,朝相反的方向运动

D. t=4s时,A、B速度相同

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