发布时间 : 星期日 文章2019届江苏省四星级高中部分学校高三上学期第一次调研联考物理试题(解析版)更新完毕开始阅读
解得：
22.如图所示，一质量m1=0.2kg的足够长平板小车静置在光滑水平地面上，质量m2=0.1kg的小物块（可视为质点）置于小车上A点，其与小车间的动摩擦因数μ=0.40，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现给小物块一个方向水平向右、大小为v0=6m/s的初速度，同时对小物块施加一个方向水平向左、大小为F=0.6N的
2
恒力．取g =10m/s．求：
（1）初始时刻，小车和小物块的加速度大小；
（2）经过多长时间小物块与小车速度相同？此时速度为多大？ （3）小物块向右运动的最大位移．
2
【答案】（1）10m/s （2）1.0m/s （3）2.0m
【解析】
（1）小物块受到向左的恒力和滑动摩擦力做匀减速运动，小车受摩擦力向右做匀加速运动．设小车和小物块的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律得： 对小车：解得：对小物块：解得：
（2）设经过时间t小车与小物块速度相同，设速度为v1，由运动学公式得 对小车：对小物块：解得：t = 0.5 s
（3）假设当两者达到共同速度后相对静止，系统只受恒力F1作用，设系统的加速度为a3，则由牛顿第二定律得
解得：
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此时小车所需要的静摩擦力为
=0.4N
因为
小物块第一段的位移：
，所以两者将一起向右做匀减速运动．
小物块第二段的位移：
所以，小物块向右运动的最远位移为：
23.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，原理如图所示是质谱仪的工作原理示意图。离子从容器A下方的狭缝S1飘入(初速度视为零)电压为U的加速电场区，加速后再通过难过狭缝S2后再从S3垂直于磁场边界射入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。离子经偏转磁场后，最终到达照相底片D上，不考虑离子间的相互作用。
(1)若离子的电荷量为q，它最终打在照相底片D上的位置到狭缝S3的距离为d，求离子的质量m; (2)若容器A中有大量入（1）中所述粒子，它们经过电场加速后由狭缝进入磁场时，可认为速度大小相等，但速度方向并不都严格垂直于边界MN,其中偏离垂直于MN方向的最大偏角为，则照相底片D上得到的谱线的宽度
为多少？
(3)若容器A中有电荷量相同的铜63和铜65两种离子，它们经电场加速后垂直于MN进入磁场中会发生分离，但实际工作时加速电压的大小会在区域不发生交叠，【答案】(1) 【解析】
【详解】(1)离子在电场中加速，有：
进入磁场后，做匀速圆周运动，有：
；范围内微小变化。为使这两种离子将来打在照相底片上的
应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字)
(3)
(2)
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联立解得：；
(2)垂直于MN方向的离子将打到照相底片上的P位置，离狭缝S3最远，
与垂直于NM方向夹角为的离子，将打到照相底片上的Q位置，离狭缝S3最近，如图所示
由于各离子速度相等，因而在磁场中运动的半径相等。
；
(3)设加速电压为U，对于质量为m，电荷量为q的离子，有：
可解得：
可见，对质量不同，电荷量相同的不同离子，加速电压相同时，质量越大，其圆周运动的半径越大；对同种离子，加速电压越大，其圆周运动的半径也越大。 设铜63的质量为m1，加速电压为为R2，有：
时的半径为R1，铜65的质量为m2，加速电压为
时的半径
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要使得两种离子打在照相底片上的位置不重叠，则有
，即：
因而。
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