【題目】如圖所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點放一醫(yī)用放射源，可通過細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v＝3.2×106m的α粒子．已知屏蔽裝置寬AB＝9cm，縫長AD＝18cm，α粒子的質(zhì)量m＝6.64×10－27kg，電量q＝3.2×10－19C．若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強(qiáng)磁場來隔離輻射，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.332 T，方向垂直于紙面向里，整個裝置放于真空環(huán)境中．

(1)若所有的α粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場的寬度d至少是多少？

(2)若條形磁場的寬度d＝20cm，則射出屏蔽裝置的α粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間和最短時間各是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】(1)0.34m　(2)2.0×10－7s　6.5×10－8s

【解析】(1)由題意：AB＝9cm，AD＝18cm，可得：∠BAO＝∠ODC＝45°

所有α粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑相同，設(shè)為R，

根據(jù)牛頓第二定律有，解得R＝0.2m＝20cm

由題意及幾何關(guān)系可知：若條形磁場區(qū)域的右邊界與沿OD方向進(jìn)入磁場的α粒子的圓周軌跡相切，則所有α粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)右側(cè)穿出，如圖(1)所示．

設(shè)此時磁場寬度為d0，由幾何關(guān)系得

(2)設(shè)α粒子在磁場內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的周期為T，則

設(shè)速度方向垂直于AD進(jìn)入磁場區(qū)域的α粒子的入射點為E，如圖所示．

因磁場寬度d＝20cm<d0，且R＝20cm，則在∠EOD間出射進(jìn)入磁場區(qū)域的α粒子均能穿出磁場右邊界，在∠EOA間出射進(jìn)入磁場區(qū)域的α粒子均不能穿出磁場右邊界，所以沿OE方向進(jìn)入磁場區(qū)域的α粒子運(yùn)動軌跡與磁場右邊界相切，在磁場中運(yùn)動時間最長．

設(shè)在磁場中運(yùn)動時間最長為，則

若α粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動對應(yīng)的圓弧軌跡的弦最短，則α粒子穿過磁場時間最短．最短的弦長為磁場寬度d.

設(shè)在磁場中運(yùn)動的最短時間為，軌跡如圖所示．因R＝d，則圓弧對應(yīng)圓心角為60°，則

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)為了測量某燈泡內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實驗：

（1）首先用多用電表進(jìn)行粗測，下列操作步驟正確的是_____

A．甲圖，機(jī)械調(diào)零過程中，紅黑表筆短接

B．乙圖，對燈泡電阻進(jìn)行測量

C．丙圖，利用所示旋鈕進(jìn)行歐姆調(diào)零

D．丁圖，實驗完成后，擋位調(diào)至所示位置

（2）.選擇×10Ω擋位，在正確的操作步驟下，測量燈泡電阻，測量結(jié)果如圖戊所示，燈泡的電阻為________Ω

（3）接下來用如圖所示的實物圖來測量小燈泡的伏安特性曲線，請根據(jù)實物圖畫出實驗電路圖_________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，MN、PQ是相距d=l.0m足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為，導(dǎo)軌電阻不計，整個導(dǎo)軌處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌MN、PQ放置，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，已知金屬棒ab的質(zhì)量m=0.1kg、其接入電路的電阻，小燈泡電阻，重力加速度g取10m／s2�，F(xiàn)斷開開關(guān)S，棒ab由靜止釋放并開始計時，t=0.5s時刻閉合開關(guān)S，圖乙為ab的速度隨時間變化的圖象。求：

（1）金屬棒ab開始下滑時的加速度大小、斜面傾角的正弦值；

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】光滑水平平臺AB上有一根輕彈簧，一端固定于A，自然狀態(tài)下另一端恰好在B。平臺B端連接兩個內(nèi)壁光滑、半徑均為R=0.2m的1/4細(xì)圓管軌道BC和CD。D端與水平光滑地面DE相接。E端通過光滑小圓弧與一粗糙斜面EF相接，斜面與水平面的傾角θ可在0°≤θ≤75°范圍內(nèi)變化（調(diào)節(jié)好后即保持不變）。一質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊（略小于細(xì)圓管道內(nèi)徑）將彈簧壓縮后由靜止開始釋放，被彈開后以v0=2m/s進(jìn)入管道。小物塊與斜面的滑動摩擦系數(shù)為，取g=10m/s2，不計空氣阻力;

（1）求物塊過B點時對細(xì)管道的壓力大小和方向；

（2）當(dāng)θ取何值時，小物塊在EF上向上運(yùn)動的時間最短？求出最短時間。

（3）求θ取不同值時，在小物塊運(yùn)動的全過程中產(chǎn)生的摩擦熱量Q與tanθ的關(guān)系式。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊在水平面上以速率v撞上勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，當(dāng)滑塊將彈簧壓縮了x0時速度減小到零，然后彈簧又將滑塊向右推開。已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為，整個過程彈簧未超過彈性限度且二者未拴接，則下列判斷正確的是（ ）

A. 滑塊向右運(yùn)動過程中，滑塊機(jī)械能先增大后減小

B. 滑塊與彈簧接觸過程中，滑塊的機(jī)械能先減小后增大

C. 滑塊與彈簧接觸過程中，滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能一直減小

D. 滑塊最終停在距離彈簧右端 處

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】工地上的箱子在起重機(jī)鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動，運(yùn)動過程中箱子的機(jī)械能E與其位移x關(guān)系的圖像如圖所示，其中過程的圖線為曲線， 過程的圖線為直線，根據(jù)圖線可知

A. 過程中鋼繩的拉力逐漸增多

B. 過程中箱子的動能一直增加

C. 過程中鋼繩的拉力一直不變

D. 過程中起重機(jī)的輸出功率保持不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】中國自主研發(fā)的新型平流層飛艇“圓夢號”采用三個六維電機(jī)的螺旋槳，升空后依靠太陽能提供持續(xù)動力，能自主和遙控升空、降落、定點和巡航飛行，未來或替代亞軌道衛(wèi)星．假設(shè)某次實驗中，“圓夢號”在赤道上空指定20公里高度繞地球恒定速率飛行一圈，下列說法中不正確的是：

A. 研究六維電機(jī)的螺旋槳轉(zhuǎn)動時，不可把螺旋槳看成質(zhì)點

B. 飛艇繞地球飛行的過程中速度時刻在改變

C. 飛艇繞地一圈的平均速度為零

D. 飛艇繞地球飛行的過程合力為零

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2V，內(nèi)阻約2kΩ．實驗室提供的器材有：

電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω；

電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻約為5KΩ；

定值電阻R1，阻值為30Ω；

定值電阻R2，阻值為3KΩ；

滑動變阻器R3，最大阻值100Ω，額定電流1.5A；

電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約0.5Ω；

開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干．

(1)有人擬將待測電壓表V1和題中所給的電流表A串連接入電壓合適的測量電路中，測出V1的電壓和電流，再計算出RV．該方案實際上不可行，其最主要的原因是_______________.

(2)請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實驗電路．要求測量盡量準(zhǔn)確，實驗必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成．試畫出符合要求的實驗電路圖（圖中電源與開關(guān)已連接好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號_______________．

(3)由上問寫出電壓表V1內(nèi)阻RV的表達(dá)方式，說明式中各測量量的物理意義________________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗小組要測量電阻Rx的阻值．

（1）首先，選用歐姆表“×10”擋進(jìn)行粗測，正確操作后，表盤指針如圖甲所示，則該電阻的測量值為______ Ω．

（2）接著，用伏安法測量該電阻的阻值，可選用的實驗器材有：

電壓表V（3V，內(nèi)阻約3kΩ）； 電流表A（20 mA，內(nèi)阻約2Ω）；待測電阻Rx；

滑動變阻器R1（0-2kΩ）；滑動變阻器R2（0-200Ω）；干電池2節(jié)；開關(guān)、導(dǎo)線若干．

在圖乙、圖丙電路中，應(yīng)選用圖______（選填“乙”或“丙”）作為測量電路，滑動變阻器應(yīng)選用_______（選填“R1”或“R2”）．

（3）根據(jù)選擇的電路和器材，在圖丁中用筆畫線代替導(dǎo)線完成測量電路的連接_________．

（4）為更準(zhǔn)確測量該電阻的阻值，可采用圖戊所示的電路，G為靈敏電流計（量程很小），R0為定值電阻，R、R1、R2為滑動變阻器．操作過程如下：①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R2，減小R1的阻值，多次操作使得G表的示數(shù)為零，讀出此時電壓表V和電流表A的示數(shù)U1、I1；②改變滑動變阻器R滑片的位置，重復(fù)①過程，分別記下U2、I2，…，Un、In；③描點作出U-I圖象，根據(jù)圖線斜率求出Rx的值．下列說法中正確的有______．

A．閉合S前，為保護(hù)G表，R1的滑片應(yīng)移至最右端

B．調(diào)節(jié)G表的示數(shù)為零時，R1的滑片應(yīng)位于最左端

C． G表示數(shù)為零時，a、b兩點間電勢差為零

D．該實驗方法避免了電壓表的分流對測量結(jié)果的影響

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