【題目】某型號(hào)質(zhì)譜儀的工作原理如圖甲所示。M、N為豎直放置的兩金屬板,兩板間電壓為U,Q板為記錄板,分界面PN、Q間區(qū)域分為寬度均為dI、兩部分,M、NP、Q所在平面相互平行,a、bM、N上兩正對(duì)的小孔。以a、b所在直線為z軸, 向右為正方向,取z軸與Q板的交點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),以平行于Q板水平向里為x軸正方向,豎直向上為y軸正方向,建立空間直角坐標(biāo)系Oxyz。區(qū)域I、Ⅱ內(nèi)分別充滿沿x軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為BE。一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子,從a孔飄入電場(chǎng)(初速度視為零),經(jīng)b孔進(jìn)入磁場(chǎng),過(guò)P面上的c點(diǎn)(圖中未畫出)進(jìn)入電場(chǎng),最終打到記錄板Q上。不計(jì)粒子重力。

(1)求粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R以及c點(diǎn)到z軸的距離L

(2)求粒子打到記錄板上位置的x坐標(biāo);

(3)求粒子打到記錄板上位置的y坐標(biāo)(用Rd表示);

(4)如圖乙所示,在記錄板上得到三個(gè)點(diǎn)s1s2、s3,若這三個(gè)點(diǎn)是質(zhì)子、氚核、氦核的位置,請(qǐng)寫出這三個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)哪個(gè)粒子(不考慮粒子間的相互作用,不要求寫出推導(dǎo)過(guò)程)。

【答案】(1);(2)(3);(4)s1s2、s3分別對(duì)應(yīng)氚核、氦核、質(zhì)子的位置

【解析】

(1)設(shè)粒子經(jīng)加速電場(chǎng)到b孔的速度大小為v,粒子在區(qū)域I中,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)圓心角為α,在M、N兩金屬板間,由動(dòng)能定理得

qU=mv2

在區(qū)域I中,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)力提供向心力,由牛頓第二定律得

聯(lián)立①②式得

由幾何關(guān)系得

聯(lián)立①②④式得

(2)設(shè)區(qū)域Ⅱ中粒子沿z軸方向的分速度為vz,沿x軸正方向加速度大小為a,位移大小為x,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,由牛頓第二定律得

qE=ma

粒子在z軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)合成與分解的規(guī)律得

粒子在x方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

聯(lián)立①②⑤⑧⑨⑩式得

(3)設(shè)粒子沿y方向偏離z軸的距離為y,其中在區(qū)域Ⅱ中沿y方向偏離的距離為y',由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

y'=vtsinα

由題意得

y=L+y'

聯(lián)立①④⑥⑨⑩

(4)s1、s2、s3分別對(duì)應(yīng)氚核、氦、質(zhì)子的位置。

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】一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng),在t=0時(shí)刻將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像如圖所示。己知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小g=10/s2.求:

1)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù);

2)從t=0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊相對(duì)于木板的位移的大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某課外活動(dòng)小組為了測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中讓木板傾斜固定,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上端,紙帶固定在木塊上,讓木塊從靠近打點(diǎn)計(jì)器的位置由靜止開始沿木板下滑,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄木塊的運(yùn)動(dòng),分析紙帶、測(cè)出木板與水平面間的夾角,計(jì)算出木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

圖乙是某次實(shí)驗(yàn)得到的清晰紙帶,圖中A、B、C、DE為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T0.1s,根據(jù)紙帶可求出木塊過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度為_________m/s,木塊的加速度大小為_______m/s2。實(shí)驗(yàn)測(cè)得木板與水平面間的夾角θ(sin0.6cos0.8),重力加速度g10m/s2,木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ_______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力,如圖甲所示,O點(diǎn)為單擺的懸點(diǎn),現(xiàn)將小球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉到A點(diǎn),此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài),釋放擺球,則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之間來(lái)回?cái)[動(dòng),其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中最低位置,∠AOB=COB=,小于5°且是未知量。圖乙表示由計(jì)算機(jī)得到細(xì)線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間變化的曲線,且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻,g10m/s2,根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息,求:

(1)單擺的周期和擺長(zhǎng);

(2)擺球所受重力(用F1、F2表示)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一根兩端開口、橫截面積為 S2cm2 足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深) 管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞,活塞下封閉著長(zhǎng) L21cm 的氣柱,氣體的溫度為7 ,外界大氣壓取 Pa(相當(dāng)于 75 cm 高的汞柱壓強(qiáng))

1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為 m0.1 kg 的砝碼,保持氣體的溫度不變,則平衡后氣柱為多長(zhǎng)? (g10)

2)若保持砝碼的質(zhì)量不變,對(duì)氣體加熱,使其溫度升高到77 ,此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)?

3)若在(2)過(guò)程中,氣體吸收的熱量為 10J,則氣體的內(nèi)能增加多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直面內(nèi)固定著一個(gè)剛性的、絕緣的、內(nèi)壁光滑的橢圓軌道。AC、BD分別是橢圓短軸與長(zhǎng)軸上的點(diǎn),它們相交于O點(diǎn)。最初,將一個(gè)小球從A點(diǎn)水平射出,它能通過(guò)C點(diǎn),F(xiàn)在在O點(diǎn)固定一個(gè)正電荷,同時(shí)讓小球也帶正電,仍然將它以相同的速度從A點(diǎn)水平射出,小球始終沿軌道運(yùn)動(dòng),它仍能通過(guò)C點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( 。

A.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)機(jī)械能比原來(lái)大

B.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力和原來(lái)相同

C.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)機(jī)械能比原來(lái)大

D.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力比原來(lái)大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過(guò)程,ABBC、CDDA這四段過(guò)程在pT圖象中都是直線,其中CA的延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,下列說(shuō)法正確的是(  )

A.AB的過(guò)程中,氣體對(duì)外界放熱,內(nèi)能不變

B.BC的過(guò)程中,單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)減少

C.CD的過(guò)程中,氣體對(duì)外界做功,分子的平均動(dòng)能減小

D.CD過(guò)程與AB過(guò)程相比較,兩過(guò)程中氣體與外界交換的熱量相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】小軒很喜歡爸爸新買的數(shù)碼照相機(jī),在旅途中用它拍下了火車內(nèi)桌面上塑料杯不同瞬間的狀態(tài),如圖中的甲、乙、丙所示,則下列關(guān)于火車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷可能正確的是(

A.甲圖中火車在勻速運(yùn)動(dòng),乙圖中火車突然向左加速,丙圖中火車突然向左減速

B.甲圖中火車在勻速運(yùn)動(dòng),乙圖中火車突然向右加速,丙圖中火車突然向左加速

C.甲圖中火車在勻速運(yùn)動(dòng),乙圖中火車突然向右減速,丙圖中火車突然向右加速

D.甲圖中火車在勻速運(yùn)動(dòng),乙圖中火車突然向左加速,丙圖中火車突然向右減速

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示PQ、MN為足夠長(zhǎng)的兩平行金屬導(dǎo)軌(其電阻不計(jì)),它們之間連接一個(gè)阻值R=8Ω的電阻,導(dǎo)軌間距為L=lm。一質(zhì)量為m=0.1kg,電阻r=2Ω,長(zhǎng)約1m的均勻金屬桿水平放置在導(dǎo)軌上,它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù),導(dǎo)軌平面的傾角為=30°,在垂直導(dǎo)軌平面方向有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T。今讓金屬桿AB由靜止開始下滑,從桿開始下滑到恰好勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)桿的電荷量q=1C。(取g=10m/s2),求:

1)當(dāng)AB下滑速度為2m/s時(shí)加速度a的大;

2AB下滑的最大速度vm的大小;

3AB從開始下滑到勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程R上產(chǎn)生的熱量QR。

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