(2010?安徽模擬)如圖所示的裝置可測離子的比荷(荷質(zhì)比).離子源A產(chǎn)生初速度可忽略不計的正離子,被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準(zhǔn)直管,然后從O點垂直射入勻強偏轉(zhuǎn)電場,能正好從HM極板上的小孔S射出,立即進入垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū),最后打在水平放置的底片D1D2的D點(底片右端D1緊靠小孔S).已知HO=d,HS=2d,DS=L,忽略粒子所受重力.試求
(1)偏轉(zhuǎn)電場場強E的大小;
(2)離子的比荷.
分析:根據(jù)動能定理求出帶電粒子射出加速電場時的速度,由運動學(xué)公式和牛頓第二定律即可求出偏轉(zhuǎn)電場場強E的大;
求出帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度,在勻強磁場中做勻速圓周運動,根據(jù)半徑公式求出離子的比荷.
解答:解:(1)在加速電場中,根據(jù)動能定理U0q=
1
2
m
v
2
0

在偏轉(zhuǎn)電場中:橫向位移d=
1
2
at2

運動時間t=
2d
v0

加速度a=
Eq
m

由①②③④得E=
U0
d

(2)離開偏轉(zhuǎn)電場時,橫向速度vy=at⑥
偏向角的正切tanα=
vy
v0

由②③⑥⑦得tanα=1,α=
π
4

離開偏轉(zhuǎn)電場時速度v=
2
v0=2
U0q
m

在磁場中,由幾何知識得圓運動半徑R=
2
2
L

由洛倫茲力提供向心力,即qvB=m
v2
R

所以
q
m
=
v
RB
=
2
qU0
m
2
2
LB
=
2
2
LB
U0q
m
,
所以
q
m
=
8U0
L2B2

答:(1)偏轉(zhuǎn)電場場強E=
U0
d
;
(2)離子的比荷
q
m
=
8U0
L2B2
點評:解決本題的關(guān)鍵是知道粒子在加速電場,偏轉(zhuǎn)電場和勻強磁場中的運動規(guī)律,結(jié)合動能定理和牛頓第二定律以及向心力公式進行求解.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)如圖甲所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,其它部分電阻不計.整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上.t=0時對棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F,棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運動,通過R的感應(yīng)電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示.下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時變化率
△Φ
△t
以及a、b兩端的電圧Uab和通過棒的電荷量q隨時間變化的圖象中,正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)2009年被確定為國際天文年,以此紀(jì)念伽利略首次用望遠(yuǎn)鏡觀測星空400周年.從伽利略的“窺天”創(chuàng)舉,到20世紀(jì)發(fā)射太空望遠(yuǎn)鏡--天文衛(wèi)星,天文學(xué)發(fā)生了巨大飛躍.2009年5月14日,歐洲航天局又發(fā)射了兩顆天文衛(wèi)星,它們飛往距離地球約160萬千米的第二拉格朗日點(圖中L2).L2點處在太陽與地球連線的外側(cè),在太陽和地球的引力共同作用下,衛(wèi)星在該點能與地球同步繞太陽運動(視為圓周運動),且時刻保持背對太陽和地球的姿勢,不受太陽的干擾而進行天文觀測.不考慮其它星球影響,下列關(guān)于工作在L2點的天文衛(wèi)星的說法中正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)在水平地面上M點的正上方某一高度處,將S1球以初速度v1水平向右拋出,同時在M點右方地面上N點處,將S2球以初速度v2斜向左上方拋出,兩球恰在M、N連線的中點正上方相遇,不計空氣阻力,則兩球從拋出到相遇過程中( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2010?安徽模擬)I.下列有關(guān)高中物理實驗的說法中,不正確的一項是
D
D

A.“驗證力的平行四邊形定則”實驗采用的科學(xué)方法是等效替代法
B.電火花打點計時器的工作電壓是220V的交流電
C.在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,由紙帶上的一系列點跡取計數(shù)點,可求出任意兩個計數(shù)點之間的平均速度
D.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,必須要用天平測出下落物體的質(zhì)量
Ⅱ.二極管是一種半導(dǎo)體元件,電路符號為“”,其特點是具有單向?qū)щ娦裕措娏鲝恼龢O流入時電阻比較小,而從負(fù)極流入時電阻比較大.
①某實驗興趣小組對某種晶體二極管的伏安特性曲線進行測繪.因二極管外殼所印的標(biāo)識模糊,為判斷正負(fù)極,用多用電表電阻擋測二極管的正反向電阻.將選擇開關(guān)旋至合適倍率,調(diào)整歐姆零點后,將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時,指針偏角比較。辉賹⒓t、黑表筆位置對調(diào)時,指針偏角比較大,由此判斷
端為二極管的正極.(選填“左”、“右”)
②廠家提供的伏安特性曲線如圖1.該小組只對加正向電壓時的伏安特性曲線進行了測繪,以驗證與廠家提供的數(shù)據(jù)是否一致,可選用的器材有:
A.直流電源,電動勢3V,內(nèi)阻忽略不計;
B.0~20Ω的滑動變阻器一只;
C.量程5V、內(nèi)阻約50kΩ的電壓表一只;
D.量程3V、內(nèi)阻約20kΩ的電壓表一只;
E.量程0.6A、內(nèi)阻約0.5Ω的電流表一只;
F.量程50mA、內(nèi)阻約5Ω的電流表一只;
G.待測二極管一只;
H.導(dǎo)線、電鍵等.
為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度,電壓表應(yīng)選用
D
D
,電流表應(yīng)選用
F
F
.(填序號字母)
③為了達到測量目的,請在答題卡上圖2的虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖.
④為了保護二極管,正向電流不要超過25mA,請你對本實驗的設(shè)計或操作提出一條合理的建議
在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護作用;
在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護作用;

⑤該小組通過實驗采集數(shù)據(jù)后描繪出了二極管的伏安特性曲線,通過對比,與廠家提供的曲線基本吻合.如果將該二極管與一阻值R=50Ω的電阻串聯(lián),再接至電動勢E=1.5V、內(nèi)阻不計的電源上,二極管處于正向?qū)顟B(tài).請你寫出根據(jù)題中給出的伏安曲線求通過二極管電流的步驟:(不要求求出結(jié)果)
設(shè)二極管兩端電壓為U,通過的電流為I,由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I,在二極管伏安圖象中作出該方程的直線,該直線與二極管伏安曲線相交,讀出交點的縱坐標(biāo)值即為I.
設(shè)二極管兩端電壓為U,通過的電流為I,由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I,在二極管伏安圖象中作出該方程的直線,該直線與二極管伏安曲線相交,讀出交點的縱坐標(biāo)值即為I.

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