(10分)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

                                               。

(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hB、hC、hD、hE、hF,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点为打点定时器打下的第一点。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,根据资料在图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)。

 

(20分)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。由离子源发出一个品质为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)现将离子换成品质为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。

 

 0  73234  73242  73248  73252  73258  73260  73264  73270  73272  73278  73284  73288  73290  73294  73300  73302  73308  73312  73314  73318  73320  73324  73326  73328  73329  73330  73332  73333  73334  73336  73338  73342  73344  73348  73350  73354  73360  73362  73368  73372  73374  73378  73384  73390  73392  73398  73402  73404  73410  73414  73420  73428  176998 

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