【題目】(16分)質(zhì)譜儀可以測定有機化合物分子結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖所示.有機物分子從樣品室注入“離子化”室,在高能電子作用下,樣品分子離子化或碎裂成離子(如C2H6離子化后得到C2H6+、CH4+等).若這些離子均帶一個單位的正電荷e,且初速度為零.此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室、真空管,最后在記錄儀上得到離子.已知高壓電源的電壓為U,圓形磁場區(qū)的半徑為R,真空管與水平線夾角為θ,離子沿半徑方向飛入磁場室,且只有沿真空細管軸線進入的離子才能被記錄儀記錄.
(1)請說明高壓電源.A、B兩端哪端電勢高?磁場室的磁場方向垂直紙面向里還是向外?
(2)試通過計算判斷C2H6+和C2H2+離子進入磁場室后,哪種離子的軌道半徑較大;
(3)調(diào)節(jié)磁場室磁場的大小,在記錄儀上可得到不同的離子,當磁感應(yīng)強度調(diào)至B0時,記錄儀上得到的是H+,求記錄儀上得到CH4+時的磁感應(yīng)強度B.(已知CH4+質(zhì)量為H+的16倍)
【答案】(1)高壓電源B端電勢高,磁場室的磁場方向應(yīng)是垂直紙面向外;(2)離子C2H6+的運動軌跡半徑大.(3)記錄儀上得到的是CH4+時的磁感應(yīng)強度B=4B0.
【解析】
試題分析:(1)因為電荷所受的電場力方向向右,高壓電源A端應(yīng)接負極,B接正極,B端電勢高,根據(jù)左手定則知,磁場室的磁場方向應(yīng)是垂直紙面向外.
(2)設(shè)離子通過高壓電源后的速度為v,
由動能定理可得:,
離子在磁場中偏轉(zhuǎn),由牛頓第二定律得:,聯(lián)立解得:.
由此可見,質(zhì)量大的離子C2H6+的運動軌跡半徑大.
(3)粒子在磁場中偏轉(zhuǎn),作出軌跡如下圖:
由幾何關(guān)系得:,
由(2)可知:,解得:,則B=4B0;
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【題目】(6分)如圖甲所示是某同學用水平氣墊導軌“測量瞬時速度”的實驗裝置,他將光電門固定在導軌上的 B點,吊盤(含金屬片)通過細線與滑塊相連,滑塊上固定一遮光條。實驗中每次滑塊都從導軌上的同一位置A由靜止釋放。
(1)用游標卡尺測量遮光條的寬度d(沿導軌方向)如圖乙所示,則d=_________mm。
(2)用螺旋測微器測量遮光條的厚度h(垂直導軌方向)如圖丙所示,則h=_________mm。
(3)若光電計時器記錄遮光條通過光電門的時間為Δt,則滑塊經(jīng)過光電門時的速度v=_______(用所測物理量的符號表示)。
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【題目】如圖所示,一半圓形玻璃磚半徑R=18 cm,可繞其圈心O在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動,MN為一根光標尺,開始時玻璃磚的直徑PQ與光標尺平行,一束激光從玻璃磚左側(cè)垂直于PQ射到O點,在MN上留下一光點,保持入射光方向不變,使玻璃磚繞O點逆時針緩慢轉(zhuǎn)動,光點在標尺上移動,最終在距離點h=32 cm處消失,已知O、間的距離,光在真空中傳播速度,求:
①玻璃磚的折射率n.
②標尺上光點消失后,光從射入玻璃磚到射出玻璃磚過程經(jīng)歷的時間。
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【題目】(18分)如圖所示,水平地面上固定一木板,小滑塊A質(zhì)量為m,帶電量為+q,與木板之間沒有摩擦力;小滑塊B質(zhì)量為3m,不帶電,與木板之間的摩擦因數(shù)μ=0.5;木板左邊界MN和PQ之間的距離為l,其間存在勻強電場,電場強度E滿足qE=mg.B靜止在邊界PQ處,將A從木板左端靜止釋放,此后A、B會發(fā)生碰撞,每次碰撞均為彈性碰撞,且碰撞前后A、B的電量保持不變,A、B均可視為質(zhì)點,重力加速度為g.
(1)求第一次碰撞結(jié)束時A、B各自的速度;
(2)如木板足夠長,求A在電場中運動的總時間:
(3)如木板總長度為,求A、B發(fā)生碰撞的次數(shù).
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【題目】如圖1所示,用“碰撞實驗器“可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.
(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過僅測量 ______ (填選項前的符號),間接地解決這個問題.
A.小球開始釋放高度h
B.小球拋出點距地面的高度H
C.小球做平拋運動的射程
(2)圖2中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球ml多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP. 然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是 ______ .(填選項前的符號)
A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量ml、m2
B.測量小球m1開始釋放高度h
C.測量拋出點距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
E.測量平拋射程OM,ON
(3)經(jīng)測定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示.碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′,則p1:p1′= ______ :11;若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2′,則p1′:p2′=11: ______ .
實驗結(jié)果表明,碰撞前、后總動量的比值為 ______ .(此問結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
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【題目】如圖所示,木板B放在粗糙水平面上,木塊A放在B的上面,A的右端通過一不可伸長的輕繩固定在豎直墻上,F(xiàn)用水平恒力F向左拉動B,使其以速度v做勻速運動,此時繩水平且拉力大小為T,下面說法正確的是( )
A. 繩上拉力T與水平恒力F大小相等
B. 木板B受到一個靜摩擦力,一個滑動摩擦力,合力大小等于F
C. 若用恒力以2F向左拉動長木板,則木塊A給木板B的滑動摩擦力等于T
D. 若木板B以2v勻速運動,則拉力仍為F
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【題目】矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起組成,將其放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊。若射擊下層,子彈剛好不射出;若射擊上層,則子彈剛好能射穿一半厚度,如圖所示。則上述兩種情況相比較( )
A.子彈的末速度大小相等
B.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多
C.子彈對滑塊做的功不相同
D.子彈和滑塊間的水平作用力一樣大
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【題目】如圖所示,虛線a、b、c是電場中的一簇等勢線(相鄰等勢面之間的電勢差相等),實線為一個α粒子(重力不計)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、Q是這條軌跡上的兩點,據(jù)此可知( )
A. a、b、c三個等勢面中,a的電勢最高
B. 電子在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能小
C. 電子在P點的加速度比Q點的加速度大
D. 帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動
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【題目】在機場貨物托運處,常用傳送帶運送行李和貨物,如圖所示,靠在一起的兩個質(zhì)地相同,質(zhì)量和大小均不同的包裝箱隨傳送帶一起上行,下列說法正確的是
A. 勻速上行時b受3個力作用
B. 勻加速上行時b受4個力作用
C. 若上行過程傳送帶因故突然停止時,b受4個力作用
D. 若上行過程傳送帶因故突然停止后,b受的摩擦力一定比原來大
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