【題目】某空間科研人員設(shè)計(jì)了一個(gè)“太空粒子探測器”，裝置如圖所示，有徑向電場、偏轉(zhuǎn)磁場、金屬板三部分組成．徑向電場兩電極AB間的電勢差為U，大小可調(diào)，電場強(qiáng)度方向均指向點(diǎn)，電極A上可以收集到來自宇宙空間的帶電粒子和．離子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)徑向電場加速后均從點(diǎn)飛入磁場．磁場邊界為半圓形，圓心為O，半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，；半圓形金屬板CD與磁場上邊界重合，CD連線與磁場下邊界重合，和電阻R串聯(lián)后接地，離子到達(dá)金屬板后電荷會經(jīng)過導(dǎo)線流入大地．已知電子的電荷量為e，不考慮粒子間相互作用和離子得重力．

（1）當(dāng)時(shí)，P點(diǎn)收集到的粒子可以打到金屬板的D點(diǎn)，求粒子的比荷；

（2）當(dāng)時(shí)，P點(diǎn)收集到的粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)后可以打到金屬板的Q點(diǎn)，若Q點(diǎn)到圓心O的連線QO與半徑OD成60°角，求k的值；

（3）現(xiàn)將徑向電場沿水平方向向右移動，使得與磁場圓心O重合，現(xiàn)電極A上均勻地收集到粒子和，單位時(shí)間內(nèi)分別有N個(gè)和粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場，當(dāng)兩極間電勢差時(shí)，求通過電阻R的電流I．

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)在徑向電場中由動能定理有

粒子恰打在D點(diǎn)，由幾何關(guān)系粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為

洛侖茲力提供向心力為

聯(lián)立可得

(2)在電場中加速，有

由幾何關(guān)系，在△O2OQ中：

解得：

洛侖茲力提供向心力為

聯(lián)立解得：

(3)若將徑向電場沿水平方向向右移動，使得O1點(diǎn)與磁場圓心O重合，當(dāng)兩板間的電壓為時(shí)，進(jìn)入電場加速后的速度由動能定理可求出從O點(diǎn)進(jìn)入磁場的速度

進(jìn)入磁場的半徑

由幾何關(guān)系得與水平向右方向成到 剛好打到金屬板上．粒子單位時(shí)間內(nèi)打到金屬板的粒子數(shù)為

同理粒子進(jìn)入電在磁場中的半徑由幾何關(guān)系得與水平方向成到 剛好打到金屬板上，粒子單位時(shí)間內(nèi)打到金屬板的粒子數(shù)為

則通過電阻R上的電流

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】如圖所示，兩滑塊A、B位于光滑水平面上，已知A的質(zhì)量MA=1kg，B的質(zhì)量MB=4kg．滑塊B的左端連有輕質(zhì)彈簧，彈簧開始處于自由伸長狀態(tài)�，F(xiàn)使滑塊A以v=5m/s速度水平向右運(yùn)動，通過彈簧與靜止的滑塊B相互作用（整個(gè)過程彈簧沒有超過彈性限度），直至分開。則（　�。�

A.物塊A的加速度一直在減小，物塊B的加速度一直在增大

B.作用過程中彈簧的最大彈性勢能

C.滑塊A的最小動能為，滑塊B的最大動能為

D.若滑塊A的質(zhì)量，B的質(zhì)量，滑塊A的最小動能為，滑塊B的最大動能為

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在動摩擦因數(shù)＝0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成＝45°角的不可伸長的輕繩一端相連，如圖所示。此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零，當(dāng)剪斷輕繩的瞬間（　　）

A.小球仍處于靜止?fàn)顟B(tài)

B.小球獲得 10m/s2的加速度

C.如果不剪斷輕繩而是剪斷彈簧，則小球仍處于靜止?fàn)顟B(tài)

D.如果不剪斷輕繩而是剪斷彈簧，則小球獲得 10m/s2的加速度

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，不計(jì)質(zhì)量的光滑小滑輪用細(xì)繩懸掛于墻上O點(diǎn)，跨過滑輪的細(xì)繩連接物塊A、B，A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將物塊B移至C點(diǎn)后，A、B仍保持靜止，下列說法中正確的是（ ）

A.B與水平面間的摩擦力變大

B.A、B靜止時(shí)，圖中α、β、θ三角始終相等

C.懸于墻上的繩所受拉力大小不變

D.繩子對B的拉力不變

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，絕緣水平面上固定著兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌 PQ、MN，相距為L=0.5m，ef右側(cè)導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小如圖乙變化。開始時(shí) ab 棒和cd棒鎖定在導(dǎo)軌如圖甲位置，ab棒與cd棒平行，ab棒離水平面高度為h=0.2m，cd棒與ef之間的距離也為L，ab棒的質(zhì)量為m1=0.2kg，有效電阻R1=0.05Ω，cd棒的質(zhì)量為 m2=0.1kg，有效電阻為 R2=0.15Ω。設(shè)a、b棒在運(yùn)動過程始終與導(dǎo)軌垂直，兩棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。g 取10m/s2。問：

(1)0 ~1s時(shí)間段通過cd棒的電流大小與方向（c到d或d到c）

(2)假如在1s末，同時(shí)解除對ab棒和cd棒的鎖定，從解除鎖定到兩棒最終穩(wěn)定運(yùn)動時(shí)，ab棒共產(chǎn)生多少熱量？（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）

(3)ab棒和cd棒穩(wěn)定運(yùn)動時(shí)，它們之間的距離為多大？（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】動車組是城際間實(shí)現(xiàn)小編組、大密度的高效運(yùn)輸工具，以其編組靈活、方便、快捷、安全、可靠、舒適等特點(diǎn)而備受世界各國鐵路運(yùn)輸和城市軌道交通運(yùn)輸?shù)那嗖A．幾節(jié)自帶動力的車廂加幾節(jié)不帶動力的車廂編成一組，就是動車組．假設(shè)有一動車組由六節(jié)車廂連接而成，每節(jié)車廂的總質(zhì)量均為m=8×104 kg.其中第一節(jié)、第二節(jié)帶動力，他們的額定功率分別是P1=2×107 W和P2=1×107 W(第一節(jié)車廂達(dá)到額定功率如功率不夠用時(shí)啟動第二節(jié)車廂)，車在行駛過程中阻力恒為重力的0.1倍(g＝10 m/s2)

(1)求該動車組的最大行駛速度；

(2)若列車以1 m/s2的加速度勻加速啟動，求t＝10 s時(shí)，第一節(jié)和第二節(jié)車廂之間拉力的值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，滑塊甲疊放在長木板乙上，整體置于光滑的水平面上，滑塊甲用一細(xì)繩拴接在豎直的墻壁上，在長木板乙上施加一水平向右的恒力，使長木板乙從滑塊甲的下面拉出。下列說法正確的是（ ）

A.恒力對長木板乙做正功，甲對乙的摩擦力做負(fù)功，乙對甲的摩擦力做正功，細(xì)繩的拉力不做功

B.恒力對長木板以及乙對甲的摩擦力做正功，甲對乙的摩擦力以及細(xì)繩的拉力做負(fù)功

C.恒力對長木板乙做正功，其余的力均不做功

D.恒力對長木板乙做正功，甲對乙的摩擦力做負(fù)功，乙對甲的摩擦力以及細(xì)繩的拉力不做功

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，生產(chǎn)車間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，甲的速度為v0，小工件離開甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上。乙的寬度足夠大，速度為v1。不工件從滑上傳送帶乙至二者相對靜止的過程中，下列說法正確的是（　　）

A. 以地面為參考系，工件做類平拋運(yùn)動

B. 以乙為參考系，工件在乙上滑動的軌跡是直線

C. 工件在乙上滑動時(shí)，受到乙的摩擦力方向不變

D. 工件沿垂直于乙的速度減小為0時(shí)，工件的速度等于v1

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，A、B兩個(gè)矩形木塊用輕彈簧和一條與彈簧原長相等的輕繩相連，靜止在水平地面上，繩為非彈性繩且可承受的拉力足夠大。彈簧的勁度系數(shù)為k，木塊A和木塊B的質(zhì)量均為m�，F(xiàn)用一豎直向下的壓力將木塊A緩慢壓縮到某一位置，木塊A在此位置所受的壓力為F(F>mg)，彈簧的彈性勢能為E，撤去力F后，下列說法正確的是

A. 彈簧恢復(fù)到原長的過程中，彈簧彈力對A、B的沖量相同

B. 當(dāng)A速度最大時(shí)，彈簧仍處于壓縮狀態(tài)

C. 當(dāng)B開始運(yùn)動時(shí)，A的速度大小為

D. 全程中，A上升的最大高度為

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案