一臺質譜儀的工作原理如圖所示

1、物理改錯 吳瀚垚1.一臺質譜儀的工作原理如圖所示，電荷量均為+q、質量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為零這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B勻強磁場最后打在底片上已知放置底片的區(qū)域MN = L，且OM = L某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側區(qū)域MQ損壞，檢測不到離子，但右側區(qū)域QN仍能正常檢測到離子在適當調節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可打在QN檢測到（1）求原本打在MN中點P的離子質量m；（2）為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U的調節(jié)范圍；（3）為了在QN區(qū)域將原本打在MQ區(qū)域的所有離子檢測完整，求需要調節(jié)U的最少次數(shù)（取lg2 = 0.3

2、01，lg3 = 0.477，lg5 = 0.699） 2.某種加速器的理想模型如題15-1圖所示：兩塊相距很近的平行小極板中間各開有一小孔a、b，兩極板間電壓uab的變化圖象如圖15-2圖所示，電壓的最大值為U0、周期為T0，在兩極板外有垂直紙面向里的勻強磁場。若將一質量為m0、電荷量為q的帶正電的粒子從板內a孔處靜止釋放，經(jīng)電場加速后進入磁場，在磁場中運動時間T0后恰能再次從a 孔進入電場加速?，F(xiàn)該粒子的質量增加了。(粒子在兩極板間的運動時間不計，兩極板外無電場，不考慮粒子所受的重力)(1)若在t=0時刻將該粒子從板內a孔處靜止釋放，求其第二次加速后從b孔射出時的動能；(2)現(xiàn)在利用一根長

3、為L的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁場中時管內無磁場，忽略其對管外磁場的影響)，使題15-1圖中實線軌跡(圓心為O)上運動的粒子從a孔正下方相距L處的c孔水平射出，請在答題卡圖上的相應位置處畫出磁屏蔽管；(3)若將電壓uab的頻率提高為原來的2倍，該粒子應何時由板內a孔處靜止開始加速，才能經(jīng)多次加速后獲得最大動能？最大動能是多少？3.如圖所示，水平面內有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計。勻強磁場與導軌一閃身垂直。阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸。T=0時，將形狀S由1擲到2。Q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度。下列圖象正確的是4.如圖，磁場垂直于

4、紙面，磁感應強度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于點，將圓環(huán)拉至位置后無初速釋放，在圓環(huán)從擺向的過程中(A)感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針(B)感應電流方向一直是逆時針(C)安培力方向始終與速度方向相反(D)安培力方向始終沿水平方向 5.如圖，質量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計，質量為m的導體棒PQ放置在導軌上，始終與導軌接觸良好，PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為，棒左側有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L，開始時PQ左側導軌的總電阻為R，右側導軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側勻強磁場方向豎直向上，右側勻

5、強磁場水平向左，磁感應強度大小均為B。在t=0時，一水平向左的拉力F垂直作用在導軌的bc邊上，使導軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。（1）求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式；（2）經(jīng)過多長時間拉力F達到最大值，拉力F的最大值為多少？（3）某過程中回路產生的焦耳熱為Q，導軌克服摩擦力做功為W，求導軌動能的增加量。6.在科學研究中,可以通過施加適當?shù)碾妶龊痛艌鰜韺崿F(xiàn)對帶電粒子運動的控制. 如題15-1 圖所示的xOy 平面處于勻強電場和勻強磁場中,電場強度E 和磁感應強度B 隨時間t 作周期性變化的圖象如題15-2 圖所示. x 軸正方向為E 的正方向,垂直紙面向里為B的正方向

6、. 在坐標原點O 有一粒子P,其質量和電荷量分別為m 和+q. 不計重力. 在時刻釋放P,它恰能沿一定軌道做往復運動.（1）求P在磁場中運動時速度的大小；（2）求應滿足的關系； (3)在()時刻釋放P,求P速度為零時的坐標.7.如圖，水平面內有一光滑金屬導軌，其MN、PQ邊的電阻不計，MP邊的電阻阻值R=1.5，MN與MP的夾角為135°，PQ與MP垂直，MP邊長度小于1m。將質量m=2kg，電阻不計的足夠長直導體棒擱在導軌上，并與MP平行。棒與MN、PQ交點G、H間的距離L=4m。空間存在垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T。在外力作用下，棒由GH處以一定的初速度向左做

7、直線運動，運動時回路中的電流強度始終與初始時的電流強度相等。（1）若初速度v1=3m/s，求棒在GH處所受的安培力大小FA。（2）若初速度v2=1.5m/s，求棒向左移動距離2m到達EF所需要的時間t。（3）在棒由GH處向左移動2m到達EF處的過程中，外力做功W=7J，求初速度v3。8.遠距離輸電的原理圖如圖所示, 升壓變壓器原、 副線圈的匝數(shù)分別為 n1、 n2, 電壓分別為U1、U2,電流分別為 I1、I2,輸電線上的電阻為 R. 變壓器為理想變壓器,則下列關系式中正確的是( A) ( B) ( C) ( D) 9.如圖，質量均為m的兩個小球A、B固定在彎成120°角的絕緣輕桿兩

8、端，OA和OB的長度均為l，可繞過O點且與紙面垂直的水平軸無摩擦轉動，空氣阻力不計設A球帶正電，B球帶負電，電量均為q，處在豎直向下的勻強電場中開始時，桿OB與豎直方向的夾角60°，由靜止釋放，擺動到90°的位置時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，求：(1)勻強電場的場強大小E； (2)系統(tǒng)由初位置運動到平衡位置，重力做的功Wg和靜電力做的功We；(3)B球在擺動到平衡位置時速度的大小v10.如圖，光滑的平行金屬導軌水平放置，電阻不計，導軌間距為l，左側接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s一質量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，與導軌垂直且

9、接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大(已知：llm，mlkg，R0.3，r0.2，slm)(1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；(2)求磁感應強度B的大?。?3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足，且棒在運動到ef處時恰好靜止，則外力F作用的時間為多少?(4)若在棒未出磁場區(qū)域時撤去外力，畫出棒在整個運動過程中速度隨位移變化所對應的各種可能的圖線11.圖示電路中R112，R26，滑動變阻器R3上標有“20 2A”字樣，理想電壓表的量程有03V和015V兩檔，理想電流表的量程有00.6A

10、和03A兩檔閉合電鍵S，將滑片P從最左端向右移動到某位置時，電壓表、電流表示數(shù)分別為2.5V和0.3A；繼續(xù)向右移動滑片P至另一位置，電壓表指針指在滿偏的1/3，電流表指針指在滿偏的l/4，則此時電流表示數(shù)為_A，該電源的電動勢為_V12.如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上，在ef右側存在有界勻強磁場曰，磁場方向垂直導軌平面向下在ef左側的無磁場區(qū)域cdef內有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導軌在同一平面內當金屬棒ab在水平恒力，作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，圓環(huán)L有_(填：收縮，擴張)趨勢，圓環(huán)內產生的感應電流_(填：變大，變小，不變)13.如圖所示，平行于y軸的導

11、體棒以速度v向右勻速直線運動，經(jīng)過半徑為R、磁感應強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，導體棒中的感應電動勢與導體棒位置x關系的圖像是14.如圖所示，豎直平面內有一半徑為r、內阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬球，在M、N處與相距為2r、電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R112R，R24R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II，磁感應強度大小均為B?，F(xiàn)有質量為m、電阻不計的導體棒ab，從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導體棒ab下落r/2時的速度大小為v1，下落到MN處的速度

12、大小為v2。（1）求導體棒ab從A下落r/2時的加速度大小。（2）若導體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。（3）若將磁場II的CD邊界略微下移，導體棒ab剛進入磁場II時速度大小為v3，要使其在外力F作用下做勻加速直線運動，加速度大小為a，求所加外力F隨時間變化的關系式。15.分）如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內，存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形（不計電子所受重力）。（1）在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，求電子離開ABCD區(qū)域的位置。（2）

13、在電場I區(qū)域內適當位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點的位置。（3）若將左側電場II整體水平向右移動L/n（n1），仍使電子從ABCD區(qū)域左下角D處離開（D不隨電場移動），求在電場I區(qū)域內由靜止釋放電子的所有位置。16.在場強為B的水平勻強磁場中，一質量為m、帶正電q的小球在O靜止釋放，小球的運動曲線如圖所示已知此曲線在最低點的曲率半徑為該點到z軸距離的2倍，重力加速度為g求：(1) 小球運動到任意位置P(x，y)的速率.(2) 小球在運動過程中第一次下降的最大距離ym.(3) 當在上述磁場中加一豎直向上場強為E()的勻強電場時，小球從O靜止釋放后獲得的最大速

14、率17.如圖所示，水平虛線X下方區(qū)域分布著方向水平、垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，整個空間存在勻強電場（圖中未畫出）。質量為m，電荷量為+q的小球P靜止于虛線X上方A點，在某一瞬間受到方向豎直向下、大小為I的沖量作用而做勻速直線運動。在A點右下方的磁場中有定點O，長為l的絕緣輕繩一端固定于O點，另一端連接不帶點的質量同為m的小球Q，自然下垂。保持輕繩伸直，向右拉起Q，直到繩與豎直方向有一小于5。的夾角，在P開始運動的同時自由釋放Q，Q到達O點正下方W點是速率為v0。P、Q兩小球在W點發(fā)生正碰，碰到電場，磁場消失，兩小球黏在一起運動。P、Q兩小球均視為質點，P小球的電荷量保持不變，繩不

15、可伸長不計空氣阻力，重力加速度為g。（1）求勻強電場場強的大小和進入磁場時的速率；（2）若繩能承受的最大拉力為,要使繩不斷，至少為多大？（3）求點距虛線的距離18.如圖所示：正方形絕緣光滑水平臺面WXYZ邊長l=1.8m，距地面h=0.8m。平行板電容器的極板CD間距d=0.1m且垂直放置于臺面，C板位于邊界WX上，D板與邊界WZ相交處有一小孔。電容器外的臺面區(qū)域內有磁感應強度B=1T、方向豎直向上的勻強磁場。電荷量q=5×10-13C的微粒靜止于W處，在CD間加上恒定電壓U=2.5V，板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進入磁場（微粒始終不與極板接觸），然后由XY邊界離開臺面。在微粒

16、離開臺面瞬時，靜止于X正下方水平地面上A點的滑塊獲得一水平速度，在微粒落地時恰好與之相遇。假定微粒在真空中運動、極板間電場視為勻強電場，滑塊視為質點，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2，取g=10m/s2（1）求微粒在極板間所受電場力的大小并說明兩板的極性；（2）求由XY邊界離開臺面的微粒的質量范圍；（3）若微粒質量mo=1×10-13kg，求滑塊開始運動時所獲得的速度。AXYZWCDdBhl19.如圖所示，直線形擋板p1p2p3與半徑為r的圓弧形擋板p3p4p5平滑連接并安裝在水平臺面b1b2b3b4上，擋板與臺面均固定不動。線圈c1c2c3的匝數(shù)為n,其端點c1、c3通過導線分別與

17、電阻R1和平行板電容器相連，電容器兩極板間的距離為d,電阻R1的阻值是線圈c1c2c3阻值的2倍，其余電阻不計，線圈c1c2c3內有一面積為S、方向垂直于線圈平面向上的勻強磁場，磁場的磁感應強度B隨時間均勻增大。質量為m的小滑塊帶正電，電荷量始終保持為q,在水平臺面上以初速度v0從p1位置出發(fā)，沿擋板運動并通過p5位置。若電容器兩板間的電場為勻強電場，p1、p2在電場外，間距為l,其間小滑塊與臺面的動摩擦因數(shù)為，其余部分的摩擦不計，重力加速度為g.求：(1) 小滑塊通過p2位置時的速度大小。(2) 電容器兩極板間電場強度的取值范圍。(3) 經(jīng)過時間t,磁感應強度變化量的取值范圍。20.如圖所示，輕彈簧一端連于固定點O，可在豎直平面內自由轉動，另一端連接一帶電小球P,其質量m=2×10-2kg,電荷量q=0.2C.將彈簧拉至水平后，以初速度v0=20m/s豎直向下射出小球P,小球P到達O點的正下方O1點時速度恰好水平，其大小v=15m/s.若O、O1相距R=1.5m,小球P在O1點與另一由細繩懸掛的、不帶電的、質量M=1.6×10-1kg的靜止絕緣小球N相碰。碰后瞬