【題目】在研究某種未知氣體時,有時需要分析氣體原子的組成。如圖所示,讓某種中性氣體分子進入電離室A,在那里被電離成等離子體(等離子體就處在高溫下電離的氣體,其中包含有帶正電和帶負電的粒子,中性氣體電離后帶負電的粒子是電子,帶正電的是正離子)。這些粒子從電離室縫S1飄出(飄出速度可視為0),隨即進入S1與S2之間的加速電場被加速,然后粒子從縫S2垂直進處入勻強磁場,當雙刀雙擲開關的觸刀擲向1、2時,粒子經(jīng)過半個圓周期后打在底片上的P點,己知縫S2與P之間的距離為d1=2.0cm。當雙刀雙擲開關的觸刀擲向3、4時,粒子打在底片上的Q點,己知縫S2與Q點間在平行S2P方向上距離為d2=6.4cm。磁場寬度d=30cm。假設種子的質(zhì)量mn=mp,且約為電子質(zhì)量me的1800倍,即mn=mp=1800me。試確定這種氣體原子的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。
【答案】見解析
【解析】
當雙刀雙擲開關的觸刀擲向1、2時,S1所在極板接電源負極,S2所在極板接電源正極,因此只有負離子(即電子)從電離室縫S1進入加速電場被加速,之后從縫S2垂直進入勻強磁場,依左手定則判斷出電子進入磁場時受洛侖茲力方向向右,由此可知電子打在P點。
電子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為
,
對于電子在磁場中運動:
電子在電場中加速:
解得
。
當雙刀雙擲開關的觸刀擲向3、4時,S1所在極板接電源正極,S2所在極板接電源負極,因此只有正離子從電離室縫S1進入加速電場被加速,再從縫S2垂直進入勻強磁場。
如圖所示,設打到Q點的正離子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r2,根據(jù)幾何關系有:
解得
r2=73.5cm。
設正離子的質(zhì)量為m,同理得:
即
所以組成此氣體的原子的質(zhì)子數(shù)為1,中子數(shù)為2,此氣體原子是氫的同位素氚。
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為60kg的滑雪運動員,在傾角θ為37°的斜坡頂端,從靜止開始自由下滑50m到達坡底,用時5s,然后沿著水平路面繼續(xù)自由滑行,直至停止,不計拐角處能量損失,滑板與斜面及水平面間的動摩擦因數(shù)相同,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
⑴運動員下滑過程中的加速度大;
⑵滑板與坡面間的滑動摩擦力大;
⑶運動員在水平路面上滑行的時間。
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的物體用細繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,當傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時針運動時(v1<v2),繩中的拉力分別為F1、F2,則下列說法正確的是( ).
A. 物體受到的摩擦力Ff1<Ff2
B. 物體所受摩擦力方向向右
C. F1=F2
D. 傳送帶速度足夠大時,物體受到的摩擦力可為0
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【題目】如圖所示,有兩根足夠長的 平行光滑導軌水平放置,右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對豎直光滑導軌平滑連接,導軌間距L=lm。細金屬棒 ab和cd垂直于導軌靜止放置,它們的質(zhì)量m均為lkg,電阻R均為0.5Ω。cd棒右側(cè)lm處有一垂直于導軌平面向下的矩形勻強磁場區(qū)域,磁感應強度B=1T,磁場區(qū)域長為s。以cd棒的初始位置為原點,向右為正方向建立坐標系,F(xiàn)用向右的水平變力F作用于ab棒上,力隨時間變化的規(guī)律為F=(0.25t+1)N,作用4秒后撤去F。撤去F之后ab棒與cd棒發(fā)生完全彈性碰撞,cd棒向右運動。金屬棒與導軌始終接觸良好,導軌電阻不計,空氣阻力不計。求:
(1)撤去力F的瞬間,ab棒的速度大小;
(2)若s=lm,求cd棒滑上右側(cè)豎直導軌,距離水平導軌的最大高度h;
(3)若可以通過調(diào)節(jié)磁場右邊界的位置來改變s的大小,求cd棒最后靜止時的位置x與s的關系。
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【題目】小明到九寨溝游覽后在整理照片時發(fā)現(xiàn),許多風景照片都有這樣的共性:如圖所示,池水淸澈見底,近處水面下的景物都看得很淸楚,而遠處水面下的景物卻看不清楚,在遠離岸邊的水面上只能看到山和樹木的倒影,且這些倒影明顯沒有真實景物那樣明亮。請說明上述兩種現(xiàn)象形成的原因。
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【題目】A和B兩質(zhì)點在同一直線上運動的v-t圖象如圖所示,已知在第3 s末兩個物體在途中相遇,則下列說法正確的是( )
A.出發(fā)時B在A前3 m處
B.兩物體從同一地點出發(fā)
C.5 s末兩個物體再次相遇
D.t=0時兩物體的距離比t=5 s時的大
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【題目】為了驗證機械能守恒定律,同學們設計了如圖甲所示的實驗裝置:
(1)實驗時,一組同學進行了如下操作:
①用天平分別測出重物A、B的質(zhì)量M1和M2 (A的質(zhì)量含擋光片、B的質(zhì)量含掛鉤,且M2>M1),用螺旋測微器測出擋光片的寬度d,測量結(jié)果如圖丙所示,則d=___mm;
②將重物A、B用繩連接后,跨放在定滑輪上,一個同學用手托住重物B,另一個同學測量出____(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h,之后釋放重物B使其由靜止開始下落;
③記錄擋光片經(jīng)過光電門的時間Δt。
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B)的機械能守恒,應滿足的關系式為____ (用質(zhì)量M1、M2,重力加速度為g,經(jīng)過光電門的時間為Δt,擋光片的寬度d和距離h表示結(jié)果)。
(3)實驗進行過程中,有同學對實驗作了改進,如圖乙所示,在B的下面掛上質(zhì)量為m的鉤碼,讓M1=M2=m,經(jīng)過光電門的速度用v表示,距離用h表示,仍釋放重物B使其由靜止開始下落,若系統(tǒng)的機械能守恒,則有=_____(已知重力加速度為g)。
(4)為提高實驗結(jié)果的準確程度,以下建議中確實對提高準確程度有作用的是(______)
A.繩的質(zhì)量要輕且盡可能光滑
B.在“輕質(zhì)繩”的前提下,繩子越長越好
C.盡量保證重物只沿豎直方向運動,不要搖晃
D.擋光片的寬度越小越好
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【題目】如圖(甲)所示,虛線右側(cè)存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外,正方形金屬線框電阻為R,邊長是L,自線框從左邊界進入磁場時開始計時,在外力作用下由靜止開始,以垂直于磁場邊界的恒定加速度a進入磁場區(qū)域,t1時刻線框全部進入磁場.規(guī)定順時針方向為感應電流I的正方向.外力大小為F,線框中電功率的瞬時值為P,通過導體橫截面的電荷量為q,其中Pt圖像為拋物線.則圖中這些量隨時間變化的關系不正確的是 )
A.B.C.D.
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【題目】如圖所示,100匝的線圈(圖中只畫了2 匝)兩端A、B與一個理想電壓表相連。線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場,線圈中的磁通量在按右圖所示規(guī)律變化。下列說法正確的是
A.電壓表的示數(shù)為150V,A端接電壓表正接線柱
B.電壓表的示數(shù)為50.0V,A端接電壓表正接線柱
C.電壓表的示數(shù)為150V,B端接電壓表正接線柱
D.電壓表的示數(shù)為50.0V,B端接電壓表正接線柱
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