【題目】某科研小組設(shè)計(jì)了一個(gè)粒子探測(cè)裝置。如圖1所示，一個(gè)截面半徑為R的圓筒(筒長(zhǎng)大于2R)水平固定放置，筒內(nèi)分布著垂直于軸線的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。圖2為圓筒的入射截面，圖3為豎直方向過(guò)筒軸的切面。質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒內(nèi)。圓筒內(nèi)壁布滿(mǎn)探測(cè)器，可記錄粒子到達(dá)筒壁的位置，筒壁上的P點(diǎn)和Q點(diǎn)與入射面的距離分別為R和2R。(離子碰到探測(cè)器即被吸收，忽略離子間的相互作用與離子的重力)

(1)離子從O點(diǎn)垂直射入，偏轉(zhuǎn)后到達(dá)P點(diǎn)，求該入射離子的速度v0；

(2)離子從OC線上垂直射入，求位于Q點(diǎn)處的探測(cè)器接收到的離子的入射速度范圍；并在圖3中畫(huà)出規(guī)范的軌跡圖；

(3)若離子以第(2)問(wèn)求得最大的速度垂直入射，從入射截面入射的離子偏轉(zhuǎn)后仍能到達(dá)距入射面為2R的筒壁位置，畫(huà)出入射面上符合條件的所有入射點(diǎn)的位置。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

(1)離子運(yùn)動(dòng)的半徑為R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力

可得

（2）粒子以v1從C點(diǎn)入射時(shí)，剛能到達(dá)Q點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系可得偏轉(zhuǎn)半徑

R1=2R


根據(jù)洛倫茲力提供向心力

聯(lián)立可得速度最小值

粒子以v2速度從O點(diǎn)入射時(shí)，剛能到達(dá)Q，設(shè)半徑為R2，根據(jù)幾何關(guān)系

可得

根據(jù)幾何關(guān)系可得偏轉(zhuǎn)半徑

聯(lián)立可得速度最大值

速度范圍為

（3）當(dāng)離子以的速度在偏離豎直線CO入射時(shí)，入射點(diǎn)與正下方筒壁的距離仍然為R。如圖所示，所以特定入射區(qū)域如圖。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】A、B兩質(zhì)點(diǎn)沿同一直線從同一地點(diǎn)出發(fā)，其運(yùn)動(dòng)情況在圖中由A、B兩條圖線表示，下列說(shuō)法正確的是

A.A、B同時(shí)從靜止出發(fā)，向相同的方向運(yùn)動(dòng)

B.t=1s時(shí)，B質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變

C.t =2s時(shí)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)間距離等于2m

D.t =4s時(shí)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)速度相同

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】足球以10 m/s的水平速度正對(duì)著墻壁撞擊后，以9.0 m/s的速度被反向彈回，球與墻壁的接觸時(shí)間是0.10 s，則：

【1】在與墻壁接觸的這段時(shí)間內(nèi)足球的加速度是多大？方向如何？

【2】若足球被反彈后做加速度大小為1.5 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，求：反彈后8 s時(shí)球離墻壁的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】甲同學(xué)采用如圖所示的電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。提供的器材：電壓表（0~3V）、電流表（0~0.6A）及滑動(dòng)變阻器R、電鍵S、導(dǎo)線。

①該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量，如下表所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上作出如圖所示的U－I圖線，該圖存在多處不妥之處，請(qǐng)指出（指出兩處不妥之處）。______；__________；

I/A

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

U/V

2.93

2.87

2.85

2.77

2.75

2.70

②該同學(xué)根據(jù)上表數(shù)據(jù)可測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)E=________V，內(nèi)電阻r=________Ω。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）

③為了在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電流表和調(diào)節(jié)電阻時(shí)使電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯，乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，電路中電阻R0應(yīng)該選取下列備選電阻中的哪一個(gè)？_____。

A．1Ω B．5Ω C．10Ω D．20Ω

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r恒定不變，開(kāi)關(guān)k閉合，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，則以下分析正確的是( )

A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器 R4 的滑片向 b 端移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大

B.若只讓開(kāi)關(guān)從閉合到斷開(kāi)，電壓表、電流表示數(shù)都變大

C.若只讓開(kāi)關(guān)從閉合到斷開(kāi)，R6上將產(chǎn)生由M點(diǎn)到N點(diǎn)的電流

D.若實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不為零，則可能是由于 R4 斷路

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】汽車(chē)甲沿著平直的公路以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它路過(guò)某處的同時(shí)，在它的后方有一輛汽車(chē)乙開(kāi)始作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)去追趕甲車(chē)，根據(jù)上述的已知條件（　�。�

A.無(wú)法求出乙車(chē)追上甲車(chē)時(shí)，乙車(chē)的速度

B.無(wú)法求出乙車(chē)追上甲車(chē)時(shí)，乙車(chē)所走的路程

C.無(wú)法求出乙車(chē)從開(kāi)始起動(dòng)到追上甲車(chē)所用的時(shí)間

D.無(wú)法求出乙車(chē)追上甲車(chē)之前，兩車(chē)距離最遠(yuǎn)時(shí)乙車(chē)的速度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖為“EAST超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置”的簡(jiǎn)化模型：把核材料約束在半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)，等離子體只在半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)反應(yīng)，環(huán)形區(qū)域(約束區(qū))存在著垂直于截面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。假設(shè)約束的核聚變材料只有氕核()和氘核()，已知氕核()的質(zhì)量為m，電量為q，兩個(gè)同心圓的半徑滿(mǎn)足r2＝(＋1)r1，只研究在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的核子，不考慮核子間的相互作用、中子和質(zhì)子的質(zhì)量差異以及速度對(duì)核子質(zhì)量的影響。設(shè)核聚變材料氕核()和氘核()具有相同的動(dòng)能Ek，則以下說(shuō)法正確的是（　�。�

A.氕核()和氘核()的比荷之比為1：2

B.氕核()和氘核()分別在環(huán)形區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1：

C.為了約束從反應(yīng)區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子，則環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿(mǎn)足的條件為B>

D.若約束區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，氕核()從圓心O點(diǎn)沿半徑方向以某一速度射入約束區(qū)，恰好經(jīng)過(guò)約束區(qū)的外邊界，則氘核()再次回到反應(yīng)區(qū)所用時(shí)間t＝

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，理想變壓器的原線圈輸入電壓的有效值保持不變，副線圈匝數(shù)可調(diào)，與副線圈相連的輸電線上的等效電阻為R0，與原線圈相連的輸電線上的電阻忽略不計(jì)�；瑒�(dòng)觸頭P處于圖示位置時(shí)，用戶(hù)的用電器恰好正常工作。當(dāng)用電器增多時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

A.原線圈中的電流減小

B.副線圈兩端的電壓增大

C.等效電阻R0兩端的電壓不變

D.只需使滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，用電器仍可正常工作

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，這是某學(xué)�？萍蓟顒�(dòng)小組設(shè)計(jì)的光電煙霧探測(cè)器，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，來(lái)自光源S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C如圖乙所示。煙霧濃度越大，進(jìn)入光電管C中的光就越強(qiáng)，光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于10－8A時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。已知鈉的極限頻率為6.0×1014Hz，光速c=3.0×108m/s，元電荷e=1.6×10－19C。下列說(shuō)法正確的是（　　）

A.要使探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能小于5.0×10－7m

B.探測(cè)器正常工作時(shí)，提高光源發(fā)出光的頻率，就能讓報(bào)警器在煙霧濃度較低時(shí)報(bào)警

C.光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射

D.當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，鈉表面每秒釋放的光電子數(shù)最少是6.25×1010個(gè)

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