【題目】質(zhì)譜儀是一種分析同位素的重要儀器,它的構(gòu)造原理如圖所示。從粒子源S處射出速度大小不計的正離子,經(jīng)加速電場加速后,從狹縫S1處垂直進(jìn)入一個勻強(qiáng)磁場后到達(dá)照相底片P上。已知離子的質(zhì)量為m、電荷量為q,加速電場的電壓為U,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B

(1)求離子在磁場中運(yùn)動的速度v的大小。

(2)求離子在磁場中運(yùn)動的時間t。

(3)假如離子源能放出氕()、氘()、氚()三種離子的混合物,請判斷該質(zhì)譜儀能否將三種離子分離,并說明理由。

【答案】(1)(2)(3)能分離;

【解析】

(1)根據(jù)動能定理可求粒子經(jīng)過電場加速后的速度;

(2)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑,洛倫茲力等于向心力,可求粒子運(yùn)動的周期。離子在磁場中運(yùn)動的軌跡為半圓,可求離子在磁場中運(yùn)動的時間;

(3)根據(jù)牛頓第二定律洛倫茲力等于向心力,可求半徑的表達(dá)式,由表達(dá)式可知半徑與質(zhì)量、電量的關(guān)系。

(1)根據(jù)動能定理:,得:

(2)設(shè)離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為r,周期為T。

根據(jù)牛頓第二定律:

又:,

聯(lián)立得:

(3)該質(zhì)譜儀能將三種離子分離。根據(jù)牛頓第二定律:,得:

可以看出,經(jīng)同一加速電場后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)磁場,離子在磁場中運(yùn)動的半徑與離子的質(zhì)量和電荷量的比值有關(guān),該質(zhì)譜儀的離子源放出的氕、氘、氚三種離子的質(zhì)量和電荷量的比值分別為:、、,所以質(zhì)譜儀能將它們分離。

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,若套在條形磁鐵上的彈性金屬導(dǎo)線圈突然縮小為線圈,則關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向(從上往下看)是( )

A. 有順時針方向的感應(yīng)電流

B. 有逆時針方向的感應(yīng)電流

C. 先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流

D. 無感應(yīng)電流

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【題目】如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場.兩個質(zhì)子M、N沿平行于直徑cd的方向從圓周上同一點(diǎn)P射入磁場區(qū)域, P點(diǎn)與cd間的距離為,質(zhì)子MN入射的速度大小之比為1:2ab是垂直cd的直徑,質(zhì)子M恰好從b點(diǎn)射出磁場,不計質(zhì)子的重力和質(zhì)子間的作用力.則兩質(zhì)子MN在磁場中運(yùn)動的時間之比為

A. 2:1B. 3:1C. 3:2D. 3:4

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【題目】如圖1所示,寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)(邊界為L1L2),存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直方向上的周期性變化的電場(如圖2所示),電場強(qiáng)度的大小為E0,E>0表示電場方向豎直向上.t=0時,一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域,沿直線運(yùn)動到Q點(diǎn)后,做一次完整的圓周運(yùn)動,再沿直線運(yùn)動到右邊界上的N2點(diǎn).Q為線段N1N2的中點(diǎn),重力加速度為g.上述dE0、mv、g為已知量.

1)求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

2)求電場變化的周期T;

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【題目】如圖所示,光滑固定導(dǎo)軌mn水平放置,兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上,形成一個閉合冋路.當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時( 。

A. 由于回路磁通量增加,pq將互相靠攏

B. 由于回路磁通量增加,p、q將互相遠(yuǎn)離

C. 由于p、q中電流方向相反,所以p、q將互相遠(yuǎn)離

D. 磁鐵的加速度仍為g

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【題目】在水平勻強(qiáng)電場中,用絕緣細(xì)繩拴一個質(zhì)量為m帶正電的小球A,細(xì)繩與墻壁的夾角為θ,A球與地面的高度為h,小球A在重力、拉力和電場力的作用下靜止不動,如圖所示,F(xiàn)將細(xì)繩剪斷后( 。

A. 小球A落地的時間等于

B. 小球A在細(xì)繩剪斷瞬間加速度等于g

C. 小球A在細(xì)繩剪斷瞬間起開始做類平拋運(yùn)動

D. 小球A落地的過程中電場力做功

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【題目】2018823日,位于廣東東莞的國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)投入正式運(yùn)行,這一設(shè)施將為諸多領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開發(fā)提供強(qiáng)有力的研究平合。對于有關(guān)中子的研究,下面說法正確的是

A. 在原子核中,中子和質(zhì)子依靠庫侖力聚合在一起

B. 在β衰變中,一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋質(zhì)子和一個電子

C. 盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子

D. 一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子是裂變反應(yīng)

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【題目】如圖,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平,兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等。現(xiàn)同時釋放ab,它們由靜止開始運(yùn)動,在隨后的某時刻ta、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面,ab間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是

A. a的質(zhì)量比b的大

B. t時刻,a的動能比b的大

C. t時刻,ab的電勢能相等

D. t時刻,ab的動量大小相等

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【題目】一個含有理想變壓器的電路如圖所示,其中為定值電阻,為滑動變阻器,電表為理想電表, 為正弦交流電源,其電壓有效值恒定,當(dāng)滑片從左向右滑動的過程,下列說法正確的是(

A. 理想變壓器輸出功率減小

B. 電流表示數(shù)減小

C. 電容器所帶電荷量始終不變

D. 電壓表示數(shù)不變

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