物理部分答案及解析 2010年高考理科综合能力测试题（天津卷）

　　由上述各式代入数据解得

　　                       ⑧

　　（2）闭合回路中产生的总热量

　　                 ⑨

　　由能量守恒定律，得

　　                    ⑩

　　代入数据解得

　　                            ⑾

　　注意⑨、⑩两式，安培力对导体棒ab做的功等于闭合回路中产生的总热量。

　　本题考查电磁感应与力学的综合知识和分析解决问题的能力。

　　12．（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O’O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。

　　（1）设一个质量为m₀、电荷量为q₀的正离子以速度v₀沿O’O的方向从O’点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y₀；

　　（2）假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。

　　上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流，仍从O’点沿O’O方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3．24mm和3．00mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。

　　【答案与解析】

　　（1）离子在电场中受到的电场力

　　                   ①

　　离子获得的加速度

　　                    ②

　　离子在板间运动的时间

　　                     ③ 

　　到达极板右边缘时，离子在方向的分速度

　　                    ④ 

　　离子从板右端到达屏上所需时间

　　                     ⑤

　　离子射到屏上时偏离

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