【題目】理論研究表明暗物質(zhì)湮滅會(huì)產(chǎn)生大量高能正電子,所以在宇宙空間探測(cè)高能正電子是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的一種方法.如圖為我國(guó)某研究小組為暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星設(shè)計(jì)的探測(cè)器截面圖:開口寬為的正方形鋁筒,下方區(qū)域I、Ⅱ?yàn)閮上噜彽姆较蛳喾吹膭驈?qiáng)磁場(chǎng),區(qū)域Ⅲ為勻強(qiáng)電場(chǎng),寬度都為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B,電場(chǎng)強(qiáng)度經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間,儀器能接收到平行鋁筒射入的不同速率的正電子,其中部分正電子將打在介質(zhì)MN上,其速度方向與MN的夾角為θ.已知正電子的質(zhì)量為m,電量為+e,不考慮相對(duì)論效應(yīng)及電荷間的相互作用.

(1)求能到達(dá)電場(chǎng)區(qū)域的正電子的最小速率;

(2)在區(qū)域Ⅱ和Ⅲ的分界線上寬度為的區(qū)域有正電子射入電場(chǎng),求正電子的最大速率;

(3)某段時(shí)間內(nèi)MN只記錄到三種θ角,其中兩種對(duì)應(yīng)于上述最小速率和最大速率的正電子,還有一種θ的正切值為.為使這些正電子在MN上的落點(diǎn)區(qū)域不可能重疊,求L的最小值.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】(1)設(shè)正電子的最小速度為v1,半徑為r1

、

解得:

(2)設(shè)正電子以最大速度v2在磁場(chǎng)Ⅰ中偏轉(zhuǎn)距離為x2,半徑為r2

由圖根據(jù)幾何關(guān)系可得、

解得

,解得:

(3)設(shè)正電子在磁場(chǎng)Ⅰ中的偏轉(zhuǎn)角為α,進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度為v,出電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向的偏轉(zhuǎn)速度為vy,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得

,解得:

,

i.正電子取最小速度v1時(shí),在磁場(chǎng)Ⅰ中偏轉(zhuǎn)角α1應(yīng)為,則,它在磁場(chǎng)Ⅰ中的偏轉(zhuǎn)距離為x1=d

ii.正電子取最大速度v2時(shí),由(2)結(jié)果可得,在磁場(chǎng)Ⅰ中偏轉(zhuǎn)角α2應(yīng)為,

,它在磁場(chǎng)Ⅰ中的偏轉(zhuǎn)距離為

iii.正電子取速度v3時(shí),時(shí),可知對(duì)應(yīng)的正電子在磁場(chǎng)Ⅰ中的偏轉(zhuǎn)角α3應(yīng)為,對(duì)應(yīng)在磁場(chǎng)中的半徑,對(duì)應(yīng)在磁場(chǎng)Ⅰ中偏轉(zhuǎn)距離為

情況1:由圖可知,從最右側(cè)射入的速度為v3正電子與從最左側(cè)以速度v1射入的正電子到達(dá)電場(chǎng)上邊界位置間的距離為,可得:,解得

情況2:由圖可知,從最左側(cè)射入的速度為v3正電子與從最右側(cè)以速度v2射入的正電子在到達(dá)電場(chǎng)上邊界位置間的距離、,解得

為使這些正電子在MN上的落點(diǎn)區(qū)域不可能重疊, L的最小值應(yīng)為

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是一定質(zhì)量的理想氣體的p-T圖,氣體從a→b→c→a完成一次循環(huán),關(guān)于氣體的變化過程。下列說法正確的是_____________

A.氣體在a態(tài)的體積Va小于在c態(tài)的體積Vc

B.a(chǎn)→b過程氣體的分子數(shù)密度變大

C.b→c過程外界對(duì)氣體做的功等于氣體放出的熱量

D.c→a過程氣體壓強(qiáng)增大,從微觀講是由于氣體分子與器壁碰撞的頻繁程度增大引起的

E.若a→b過程氣體吸熱300J,c→a過程放熱400J,則c→a過程外界對(duì)氣體做功100J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一半徑為R的光滑半圓形細(xì)軌道,其圓心為O,豎直固定在地面上。軌道正上方離地高為h處固定一水平光滑長(zhǎng)直細(xì)桿,桿與軌道在同一豎直平面內(nèi),桿上P點(diǎn)處固定一定滑輪,P點(diǎn)位于Q點(diǎn)整上方。A、B是質(zhì)量均為m的小環(huán),A套在桿上,B套在軌道上,一條不可伸長(zhǎng)的輕繩通過定滑輪連接兩環(huán)。兩環(huán)均可看作質(zhì)點(diǎn),且不計(jì)滑輪大小與摩擦,F(xiàn)對(duì)A環(huán)施加一水平向右的力F,使B環(huán)從地面由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)。則

A若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過程中,F(xiàn)一直減小

B若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過程中,外力F所做的功等于B環(huán)機(jī)械能的增加量

CF為恒力,B環(huán)最終將靜止在D點(diǎn)

DF為恒力,B環(huán)被拉到與A環(huán)速度大小相等時(shí),

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,用鉸鏈將三個(gè)質(zhì)量均為m的小球AB、C與兩根長(zhǎng)為L輕桿相連,B、C置于水平地面上,在輕桿豎直時(shí),將A由靜止釋放,B、C在桿的作用下向兩側(cè)滑動(dòng),三小球始終在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。忽略一切摩擦,重力加速度為g則此過程中

A. A的機(jī)械能一直減小

B. A落地的瞬時(shí)速度為

C. B對(duì)地面的壓力始終等于

D. B對(duì)地面的壓力可小于mg

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一根上粗下細(xì)、粗端與細(xì)端都粗細(xì)均勻的玻璃管上端封閉、下端開口,橫截面積S1=4S2,下端與大氣連通.粗管中有一段水銀封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,水銀柱下表面恰好與粗管和細(xì)管的交界處齊平,空氣柱和水銀柱長(zhǎng)度均為h=4cm.現(xiàn)在細(xì)管口連接一抽氣機(jī)(圖中未畫出),對(duì)細(xì)管內(nèi)氣體進(jìn)行緩慢抽氣,最終使一半水銀進(jìn)入細(xì)管中,水銀沒有流出細(xì)管.已知大氣壓強(qiáng)為P0=76cmHg

求抽氣結(jié)束后細(xì)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng);

抽氣過程中粗管內(nèi)氣體吸熱還是放熱?請(qǐng)說明原因.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(1)關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象的說法,正確的是______

A.圖甲說明薄板是非晶體

B.圖乙說明氣體速率分布隨溫度變化且T1>T2

C.圖丙說明氣體壓強(qiáng)的大小既與分子動(dòng)能有關(guān)也與分子的密集程度有關(guān)

D.圖丁說明水黽受到了浮力作用

(2)氙氣燈在亮度、耗能及壽命上都比傳統(tǒng)燈有優(yōu)越性,已知某轎車的氙氣燈泡的容積為V,其內(nèi)部氙氣的密度為ρ,氙氣摩爾質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA.則燈泡中氙氣分子的總個(gè)數(shù)為______,燈泡點(diǎn)亮后其內(nèi)部壓強(qiáng)將_______(填增大”、“減小”、“不變”).

(3)如圖為一定質(zhì)量的理想氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T的變化關(guān)系圖象.由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中氣體吸收熱量Q1=220J,氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)為p0=1.0×105pa.求:

①氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度T2

②氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,氣體向外放出的熱量Q2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO逆時(shí)針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動(dòng).已知線圈匝數(shù)為n,總電阻為r,ab邊長(zhǎng)為l1,ad邊長(zhǎng)為l2,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,外電阻阻值為R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電流表為理想交流電流表,則下列判斷正確的是(  )

A. 在圖示位置,ab邊所受的安培力為

B. 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,流過電阻R的電荷量為q

C. 在圖示時(shí)刻,電流表的讀數(shù)為

D. 在圖示位置,穿過線圈的磁通量的變化率為0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量均為mA、B兩球之間系著一根不計(jì)質(zhì)量的彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠豎直墻壁.今用水平力FB球向左推壓彈簧,平衡后,彈性勢(shì)能為EP,突然將F撤去,以下說法正確的是(  )

A. 撤去F的瞬間,B球的速度為零,加速度為零

B. B球的速度為零,加速度大小為

C. A離開墻壁后,A、B兩球?yàn)橄到y(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒

D. A離開墻壁后,彈簧彈性勢(shì)能的最大值為EP/2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,白色傳送帶保持v0=10 m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)將一質(zhì)量為0.4kg的煤塊輕放在傳送帶的A端,煤塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,傳送帶AB兩端距離x=16 m,傳送帶傾角為370,(sin370=0.6 ,cos370=0.8,g=10 m/s2)( )

A. 煤塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端所經(jīng)歷的時(shí)間為2s

B. 煤塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端相對(duì)傳送帶的相對(duì)位移為6m

C. 煤塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端畫出的痕跡長(zhǎng)度為5m

D. 煤塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端摩擦產(chǎn)生的熱量為6.4J

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