有一种“双聚焦分析器”质谱仪,工作原理如图所示。加速电场的电压为U,静电分析器中有会聚电场,即与圆心O1等距各点的电场强度大小相同,方向沿径向指向圆心O1 ,磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界,又垂直于磁场方向射入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d,位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为d/2。(题中的U、m、q、R、d都为已知量)

(1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;

(2)求磁分析器中磁感应强度B的大小;

(3)现将离子换成质量为4m ,电荷量仍为q的另一种正离子,其它条件不变。磁分析器空间足够大,离子不会从圆弧边界射出,收集器的位置可以沿水平方向左右移动,要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器,求收集器水平移动的距离。

在“验证机械能守恒定律”实验中,有三个同学做了如下的实验:

⑴张三同学安装的实验装置如图a所示,实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b所示,这样的操作可能会导致实验误差较大,从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题是                  

(2)李四同学用正确安装的装置进行实验,获取一张纸带如图c所示,但起始点模糊不清。取后面连续打出的清晰点来研究,测出B、C、D、E、F到A点的距离为hBhChDhEhF,然后分别计算出B、C、D、E点的速度vBvcvDvE  最后在v2-h坐标系中,描出B、C、D、E点对应的坐标,如图d所示。如果这些点可连成一条直线,要判断重物下落过程中机械能是否守恒,还需要_              

(3)王五同学也用正确安装的装置进行实验,来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。图e为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点。取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能EP。建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据数据在图f中绘出图线I和图线II。

已求得图线I斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线II的斜率k2=     J/m(保留3位有效数字)。

重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为   (用k1和k2表示)。



 0  50617  50625  50631  50635  50641  50643  50647  50653  50655  50661  50667  50671  50673  50677  50683  50685  50691  50695  50697  50701  50703  50707  50709  50711  50712  50713  50715  50716  50717  50719  50721  50725  50727  50731  50733  50737  50743  50745  50751  50755  50757  50761  50767  50773  50775  50781  50785  50787  50793  50797  50803  50811  176998 

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