20.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱议对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S,无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时的速度的排列顺序,和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序,下列判断正确的是( )
A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕
B.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕
C.a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕
D.a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
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19.有一个小型发电机,机内的矩形线圈匝数为100匝,电阻为0.5Ω。线圈在匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。穿过每匝线圈的磁通量φ随时间的变化规律如图所示。由此可知发电机电动势瞬时值表
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A.e=3.14sinπt(V)
B.e=3.14costπt(V)
C.e=314sin100πt(V)
D.e=314cos100πt(V)
18.一列横波沿x轴传播,图1是波上一质点P的振动图线。图2为这列横波在0.1s时刻的波形图。由此可以判断该波的传播速度和传播方向是 ( )
A.1m/s,沿x轴正方向传播 B.1m/s,沿x轴负方向传播
C.0.5m/s,沿x轴正方向传播 D.0.5m/s,沿x轴负方向传播
17.如图所示的是杂技演员表演的“水流星”。一根细长绳的一端,系着一个盛了水的容器。以绳的另一端为圆心,使容器在竖直平面内做半径为R的圆周运动。N为圆周的最高点,M为圆周的最低点。若“水流星”通过最低点时的速度。则下列判断正确的是 ( )
A.“水流星”到最高点时的速度为零
B.“水流星”通过最高点时,有水从容器中流出
C.“水流星”通过最高点时,水对容器底没有压力
D.“水流星”通过最高点时,绳对容器有向下的拉力
16.如图所示,光滑并且绝缘的斜面上有一个带正电的小球。在下面给出的四种情况下,有可能使小球在斜面上保持静止的是 ( )
A.在a点处有带正电的点电荷
B.在b点处有带负电的点电荷
C.在c点处有带正电的点电荷
D.在d点处有带负电的点电荷
15.有一种核聚变反应为:H+H→H+X。已知H的质量为2.0136u,H的质量为1.0073u,X的质量为3.0180u。则下列说法正确的是 ( )
A.X是质子,该反应吸收能量 B.X是氕,该反应吸收能量
C.X是氘,该反应释放能量 D.X是氚,该反应释放能量
14.如图所示,一窄束平行光,射向光圆玻璃砖的圆心O。折射后发生了色散,分解为互相分离的两束光a和b。下列判断正确的是 ( )
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B.a光光子能量小于b光光子能量
C.在真空中a光波长大于b光波长
D.在半圆玻璃砖中,a光传播速度大于b光传播速度
13.用单分子油膜法测出没酸分子(视为球形)的直径后,还需要下列哪一个物理量就可以计算出阿伏伽德罗常数 ( )
A.油滴的体积 B.油滴的质量
C.油酸的摩尔体积 D.油酸的摩尔质量
24.(20分)速调管是用于甚高频信号放大的一种装置(如图15所示),其核心部件是由两个相距为s的腔组成,其中输入腔由一对相距为l的平行正对金属板构成(图中虚线框内的部分)。已知电子的质量为m,电荷量为e,为计算方便,在以下的讨论中电子之间的相互作用力及其重力均忽略不计。
(1)若输入腔中的电场保持不变,电子以一定的初速度v0从A板上的小孔沿垂直A板的方向进入输入腔,而由B板射出输入腔时速度减为v0/2,求输入腔中的电场强度E的大小及电子通过输入腔电场区域所用的时间t;
(2)现B板接地(图中未画出),在输入腔的两极板间加上如图16所示周期为T的高频方波交变电压,在t=0时A板电势为U0,此此同时电子以速度v0连续从A板上的小孔沿垂直A板的方向射入输入腔中,并能从B板上的小孔射出,射向输出腔的C孔。若在nT~(n + 1)T的时间内(n = 0,1,2,3,……),前半周期经B板射出的电子速度为v1(未知),后半周期经B板射出的电子速度为v2(未知),求v1和v2的比值;(由于输入腔内极板间距离很小,且电子的速度很大,因此电子通过输入腔的时间忽略不计)
(3)在上述速度分别为v1和v2的电子中,若t时刻经过B板射出的速度为v1的电子总能与时刻经B板射出的速度为v2的电子同时进入输出腔,则可通过相移器的控制将电子的动能转化为输出腔中的电场能,从而实现对甚高频信号进行放大的作用。为实现上述过程,输出腔的C孔到输入腔的右极板B的距离s应满足什么条件?
23.(18分)如图14所示,在水滑水平地面上,有一质量m1 = 4.0kg的平板小车,小车的右面有一固定的竖直挡板,挡板上固定一轻质细弹簧。位于小车上A点处的质量m2 = 1.0kg的木块(可视为质点)与弹簧的左端相接触但不连接,此时弹簧与木块间无相互作用力。木块与A点左侧的车面之间的动摩擦因数μ=0.40,木块与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计。现小车与木块一起以v0 = 2.0m/s的初速度向右运动,小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞,已知碰撞时间极短,碰撞后小车以v1 = 1.0m/s的速度水平向左运动,取g=10m/s2。
(1)求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车
动量变化量的大小;
(2)若弹簧始终处于弹性限度内,求小车撞墙
后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能;
(3)要使木块最终不从小车上滑落,则车面A
点左侧粗糙部分的长度应满足什么条件?
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