（22分）離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng)，某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個(gè)工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價(jià)正離子II為加速區(qū)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在離軸線R/2處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動(dòng)，截面如圖2所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角（0<α<90?）。推進(jìn)器工作時(shí)，向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e。（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）。

（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大小；
（2）為取得好的電離效果，請(qǐng)判斷I區(qū)中的磁場(chǎng)方向（按圖2說(shuō)明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；
（3）α為90?時(shí)，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；
（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系。
（1） （2）垂直紙面向外 （3） （4）

試題分析:（1）由動(dòng)能定律得 

（2）垂直紙面向外
（3）設(shè)電子運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r，則

所以有，磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足
（4）如圖所示
根據(jù)幾何關(guān)系得：
解得：
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：多選題

關(guān)于電容器，下列說(shuō)法不正確的是（　　）
A．從結(jié)構(gòu)上看，常見(jiàn)的電容器可分為固定電容器和可變電容器
B．電解電容器有正負(fù)極，使用時(shí)極性不能接反
C．電容的單位是“庫(kù)/伏”叫做法拉，簡(jiǎn)稱法，單位符號(hào)是F
D．電容器兩端所加的電壓越大，電容器的電容越大

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：填空題

有一個(gè)充電的平行板電容器，兩板間電壓為3V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×10-4C，于是電容器兩板間的電壓降為原來(lái)的1/3，此電容器的電容是：______電容器極板上原來(lái)的電荷量是：______．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(12分)一束電子流經(jīng)電壓U加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入水平平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如右圖所示，若兩板間距離d，板長(zhǎng)l，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)水平極板上最大能加多
大電壓？           

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題


如圖所示，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），在KA間經(jīng)加速電壓U1加速后，從A板中心小孔射出，進(jìn)入由M、N兩個(gè)水平極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)， M、N兩板間的距離為d，電壓為U2，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，射出時(shí)沒(méi)有與極板相碰。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子的重力及它們之間的相互作用力。求：

（1）電子穿過(guò)A板小孔時(shí)的速度大小v；
（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；
（3）電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直于板方向偏移的距離y。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

真空中的某裝置如圖所示，現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和α粒子都從O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)相同加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出后都打在同一個(gè)與OO′垂直的熒光屏上，使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)（已知質(zhì)子、氘核和α粒子質(zhì)量之比為1∶2∶4，電荷量之比為1∶1∶2，重力不計(jì)）．下列說(shuō)法中正確的是（ 　�。�
A．三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2∶1∶1
B．三種粒子出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度相同
C．在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn)
D．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1∶1∶2

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如右圖所示，一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子，從粒子源飄入（初速度很小，可忽略不計(jì)）電壓為U1的加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中心線射入，A、B板長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d，電壓為U2。則帶電粒子能從A、B板間飛出，應(yīng)該滿足的條件是(      )

A．     B．    C．    D． 

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）一束初速度不計(jì)的電子流經(jīng)加速電壓U加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示，若平行板間距離d =1.0cm，板長(zhǎng)L =5.0cm，電子的質(zhì)量和電荷量大小分別為m和e，電子的重力不計(jì)，問(wèn)：

（1）電子離開加速電場(chǎng)時(shí)的速度v是多少？
（2）要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板間能加的最大電壓Um與加速電壓U之比是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

有一束正離子，以相同速率從同一位置進(jìn)入帶電平行板電容器的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子運(yùn)動(dòng)軌跡一樣，說(shuō)明所有離子                 （   ）
A．具有相同質(zhì)量B．具有相同電荷量
C．具有相同的比荷D．屬于同一元素的同位素

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