【題目】質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具。如圖所示,設(shè)質(zhì)量為、電荷量為q的離子,從容器A下方的小孔不斷飄入加速電場,其初速度可視為零,然后經(jīng)過小孔垂直于磁場方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,做半徑為R的勻速圓周運動。離子行進半個圓周后離開磁場并被收集,不考慮離子重力及離子間的相互作用。

（1）求加速電場的電壓U;

（2）若容器A中有電荷量同為q、質(zhì)量分別為和的同種元素的兩種離子（設(shè)＞）,它們經(jīng)電場加速后進入磁場中會發(fā)生分離.某次實驗時加速電壓的大小在U±ΔU范圍內(nèi)發(fā)生有微小變化。應(yīng)在什么范圍內(nèi)才能使這兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊?

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）設(shè)離子經(jīng)電場加速度時的速度為v，由動能定理及向心力公式即可求解；
（2）根據(jù)向心力公式求出半徑R的表達式，進而表示出m離子在磁場中最大半徑和離子m′在磁場中最小半徑，要使兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊，則m離子在磁場中最大半徑小于m′離子在磁場中最小半徑，進而即可求解．

（1）設(shè)離子經(jīng)電場加速后進入磁場時的速度為v，由動能定理得：qU=mv2…①
離子在磁場中做勻速圓周運動，所受洛倫茲力提供向心力，有：…②
由①②式解得： …③

(2)由前面得:　

電壓變化時,質(zhì)量較小的m離子在磁場中運動的最大半徑為:

質(zhì)量較大的m′ 離子在磁場中運動的最小半徑為:

兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊的條件為: Rmax<R′min　

即:　解得:

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】有人設(shè)計了一種測定某種物質(zhì)與環(huán)境溫度關(guān)系的測溫儀，其結(jié)構(gòu)非常簡單（如圖所示）．兩端封閉、粗細均勻的豎直玻璃管內(nèi)有一段長10cm的水銀柱將管內(nèi)氣體分隔成上、下兩部分，上部分氣柱長20cm，壓強為50cmHg，下部分氣柱長5cm．今將管子下部分插入待測溫度的液體中（上部分仍在原環(huán)境中），水銀柱向上移動2cm后穩(wěn)定不動．已知環(huán)境溫度為27℃，上部分氣柱的溫度始終與外部環(huán)境溫度保持一致．求穩(wěn)定后：

（1）下部分氣柱的壓強；

（2）待測液體的溫度．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】高能粒子是現(xiàn)代粒子散射實驗中的炮彈，加速器是加速粒子的重要工具，是核科學(xué)研究的重要平臺。質(zhì)子回旋加速器是利用電場和磁場共同作用，使質(zhì)子作回旋運動，在運動中通過高頻電場反復(fù)加速、獲得能量的裝置。質(zhì)子回旋加速器的工作原理如圖（a）所示，置于真空中的形金屬盒半徑為，兩盒間狹縫的間距為，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場與盒面垂直，被加速質(zhì)子（）的質(zhì)量為，電荷量為。加在狹縫間的交變電壓如圖（b）所示，電壓值的大小為、周期。為了簡化研究，假設(shè)有一束質(zhì)子從板上處小孔均勻地飄入狹縫，其初速度視為零。不考慮質(zhì)子間的相互作用。

（1）質(zhì)子在磁場中的軌跡半徑為（已知）時的動能；

（2）請你計算質(zhì)子從飄入狹縫至動能達到（問題（1）中的動能）所需要的時間。（不考慮質(zhì)子間的相互作用，假設(shè)質(zhì)子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動。）

（3）若用該裝置加速氦核（），需要對偏轉(zhuǎn)磁場或交變電壓作出哪些調(diào)整？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一理想變壓器原線圈與定值電阻R1、理想電流表A1一起接入電壓恒為U的交流電源上，原線圈接入電路的匝數(shù)可通過調(diào)節(jié)觸頭P進行改變，副線圈和滑動變阻器R、定值電阻R2以及理想電流表A2連接在一起，下列說法正確的是

A. 保持R不變，將觸頭P向上移動，則A1的示數(shù)變小，A2的示數(shù)變小

B. 保持R不變，將觸頭P向下移動，電源輸出的總功率變小

C. 保持P的位置不動，增大R，則A1的示數(shù)減小，A2的示數(shù)減小

D. 保持P的位置不動，增大R，則R的電功率變小，R1的電功率不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個表盤刻度清晰，但沒有示數(shù)、量程，且內(nèi)阻未知的電流表，一位同學(xué)想測量該電流表的量程和內(nèi)阻，可以使用的實驗器材如下：

A．電源(電動勢約4V，內(nèi)電阻忽略不計)

B．待測電流表 (量程和內(nèi)電阻未知)

C．標(biāo)準(zhǔn)電流表（量程0.6A，內(nèi)電阻未知）

D．電阻箱 (阻值范圍0 ～ 999.9Ω)

E．滑動變阻器(阻值為0 ～ 20Ω)

F．滑動變阻器(阻值為0 ～ 20kΩ)

G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干

該同學(xué)的實驗操作過程為：

①將實驗儀器按圖所示電路連接，滑動變阻器應(yīng)選________(選填儀器前的字母序號)；

②將電阻箱的阻值調(diào)至最大，將滑動變阻器的滑片P移至某一位置，閉合開關(guān)S；接著調(diào)節(jié)電阻箱，直至電流表滿偏，記錄此時電阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)；

③移動滑片P至滑動變阻器的另一位置，再次調(diào)節(jié)電阻箱直至電流表滿偏，記錄此時電阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)；

④重復(fù)步驟③3～5次；

⑤該同學(xué)記錄了各組標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)和電阻箱的阻值的數(shù)據(jù)，并作出圖線；

⑥根據(jù)圖線可以求得電流表的量程為________A，內(nèi)電阻為________Ω。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖1所示，一滑塊置于長木板左端，木板放置在水平地面上。已知滑塊和木板的質(zhì)量均為2kg，現(xiàn)在滑塊上施加一個F=0.5t(N)的變力作用，從t=0時刻開始計時，滑塊所受摩擦力隨時間變化的關(guān)系如圖2所示。設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是

A. 滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.4

B. 木板與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2

C. 圖2中t2=24s

D. 木板的最大加速度為2m/s2

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)用如圖所示裝置探究“質(zhì)量不變時加速度與所受拉力的關(guān)系”，他在滑塊上固定一寬度為d的遮光條，光電門固定在長木板上的B點，長木板放在水平的實驗臺上，用重物通過細線與固定在滑塊前端的拉力傳感器相連(拉力傳感器可測出細線的拉力大小)。實驗時保證滑塊每次都從同一位置A由靜止釋放，改變重物的質(zhì)量m，測出對應(yīng)拉力傳感器的示數(shù)F和對應(yīng)遮光條通過光電門的時間△t。試回答下列問題：

(1)本實驗___________(填“需要”或“不需要”)滿足重物質(zhì)量遠遠小于滑塊與傳感器的總質(zhì)量。

(2)下列關(guān)于該同學(xué)應(yīng)用上圖裝置進行實驗時得出的a-F圖線是___________。

(3)該同學(xué)在數(shù)據(jù)處理時未得出“質(zhì)量一定時，加速度與所受拉力成正比關(guān)系”，原因是在實驗前缺少一個重要環(huán)節(jié)是______________________；根據(jù)(2)中他的實驗圖象可知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=___________。(重力加速度g取10m/s2)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】探究外力做功與物體動能變化關(guān)系的實驗裝置如圖甲所示，根據(jù)實驗中力傳感器讀數(shù)和電磁打點器打出紙帶的測量數(shù)據(jù)等可分別求得外力對小車做功和小車動能的變化。

（1）為了保證實驗結(jié)果的誤差盡量小，在實驗操作中，下面做法必要的是____。

A．實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作

B．實驗操作時要先放小車，后接通電源

C．調(diào)整滑輪的高度，使連接小車的細線與木板平行

D．在實驗過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量

(2)除了圖中所注明的器材外，實驗中還需要交流電源、電線、刻度尺和______。

(3)如下圖所示，為實驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點來探究功與速度變化的關(guān)系。已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g。圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測量的物理量，另外，已知對應(yīng)傳感器的讀數(shù)為F，小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m，請你以小車為研究對象，把要探究的結(jié)果用題中和紙帶上的字母表達出來________。

（4）分析試驗數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，小車增加的動能明顯大于細線拉力做的功，可能的原因是：_________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，固定平行導(dǎo)軌間有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場，導(dǎo)軌間距為l且足夠長，左端接阻值為R的定值電阻，導(dǎo)軌電阻不計。現(xiàn)有一長為2l的金屬棒垂直放在導(dǎo)軌上，在金屬棒以O點為軸沿順時針方向以角速度轉(zhuǎn)過60°的過程中(金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，電阻不計)

A. 通過定值電阻的最大電流為

B. 通過定值電阻的最大電流為

C. 通過定值電阻的電荷量為

D. 通過定值電阻的電荷量為

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同步練習(xí)冊答案