【題目】如圖是測定帶電粒子比荷的一種裝置.圖中點(diǎn)劃線PQ是裝置的軸線,A是粒子源,某一帶電粒子(不計(jì)重力)自小孔飛出,經(jīng)電場加速后沿軸線PQ進(jìn)入裝置C;裝置C中有一對(duì)平行金屬板,板間存在正交的電磁場,已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 , 兩極板間距為d,極板間的電勢(shì)差為U;裝置D是一半徑為r、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2、圓心在PQ上的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域. 若某帶電粒子(不計(jì)重力)經(jīng)電場加速后,恰好沿軸線PQ直線通過裝置C,并沿軸線PQ方向進(jìn)入裝置D,經(jīng)D中的磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后從圓形區(qū)域邊界上的G點(diǎn)射出,已知G 點(diǎn)到軸線PQ的距離為 r.求:

(1)粒子離開裝置C的速度大;
(2)粒子的比荷

【答案】
(1)

解:粒子在正交電磁場中恰好沿軸線直線PQ通過裝置C滿足:qvB1=Eq ①

根據(jù)勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系式有:E═

①②式聯(lián)立得:v=

答:粒子離開裝置C的速度大小為


(2)

解:設(shè)粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,速度偏轉(zhuǎn)角為α,偏轉(zhuǎn)軌跡圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ,

如圖所示,因?yàn)榱W友刂艌霭霃椒较蛏淙,根?jù)對(duì)稱性,粒子一定沿著磁場半徑方向出射,

根據(jù)幾何關(guān)系可知:α=θ

由洛倫茲力提供向心力:qvB2=m ,得R=

根據(jù)幾何關(guān)系:sinα= =

所以:θ=α=60°

=tan =

將③⑤式代入④式,得粒子比荷: =

答:粒子的比荷 =


【解析】(1)可知裝置C為速度選擇器模型,在裝置C中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件為電場力與洛倫茲力平衡,再結(jié)合勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系式即可求出速度v;(2)帶電粒子在有界磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力與幾何關(guān)系聯(lián)立即可求出比荷.本題難度不大,考查內(nèi)容包括,速度選擇器模型和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)以及數(shù)學(xué)中關(guān)于圓的平面幾何知識(shí);第二問解決問題的關(guān)鍵是要準(zhǔn)確畫出粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡,確定軌跡圓心,找到半徑R滿足的幾何關(guān)系,再與洛倫茲力提供向心力結(jié)合.

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】如圖是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的速度﹣時(shí)間圖象,若啟動(dòng)過程中汽車所受阻力恒定,由圖象可知( )

A.0﹣t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力增大,加速度增大,功率不變
B.0﹣t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力不變,加速度不變,功率增大
C.t1﹣t2時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力減小,加速度減小,功率不變
D.t1﹣t2時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力不變,加速度不變,功率增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)觀察布朗運(yùn)動(dòng)并提出這樣的觀點(diǎn),正確的是

A.布朗運(yùn)動(dòng)指的是花粉微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

B.布朗運(yùn)動(dòng)指的是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

C.溫度為0℃時(shí),液體分子的平均動(dòng)能為零

D.花粉微粒越大,其無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖1所示,物體以一定初速度從傾角α=37°的斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng),上升的最大高度為3.0m.選擇地面為參考平面,上升過程中,物體的機(jī)械能E機(jī)隨高度h的變化如圖2所示.g=10m/s2 , sin37°=0.60,cos37°=0.80.則( )

A.物體的質(zhì)量m=0.67kg
B.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.40
C.物體上升過程的加速度大小a=10m/s2
D.物體回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能Ek=10J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,依次將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡、光屏放在光具座上,調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度.

如表是小華同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄的幾組數(shù)據(jù):

實(shí)驗(yàn)次數(shù)

物距u/cm

像距v/cm

1

30

15

2

20

20

3

15

30

4

5

/


(1)第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)所成像的特點(diǎn)是?
(2)當(dāng)光屏上得到一個(gè)倒立縮小的實(shí)像時(shí),保持透鏡的位置不變,要使屏上的像變大些,應(yīng)將蠟燭與透鏡怎樣操作?,將光屏與透鏡怎樣操作?
(3)第1次實(shí)驗(yàn)時(shí),小華將一近視眼鏡緊貼在凸透鏡的前面,要在光屏上再次得到清晰的像,應(yīng)將光屏向透鏡方向怎樣移動(dòng)?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】跳臺(tái)滑雪是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一,2014年索契冬奧會(huì)于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月7日開幕.如圖所示,一名跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過一段加速滑行后從O點(diǎn)水平飛出,經(jīng)過3.0s落到斜坡上的A點(diǎn).已知O點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn),斜坡與水平面的夾角θ=37°,運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m=50kg.不計(jì)空氣阻力.(取sin 37°=0.60,cos 37°=0.80;g取10m/s2
求:
(1)A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離L;
(2)運(yùn)動(dòng)員離開O點(diǎn)時(shí)的速度大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外;在x軸下方存在勻強(qiáng)電場,電場方向與xOy平面平行,且與x軸成45°夾角.一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從y軸上P點(diǎn)沿y軸正方向射出,一段時(shí)間后進(jìn)入電場,進(jìn)入電場時(shí)的速度方向與電場方向相反;又經(jīng)過一段時(shí)間T0 , 磁場方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶铮笮〔蛔,不?jì)重力.

(1)求粒子從P點(diǎn)出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時(shí)所需的時(shí)間;
(2)若要使粒子能夠回到P點(diǎn),求電場強(qiáng)度的最大值.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某班同學(xué)要測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,各小組設(shè)計(jì)了以下不同的實(shí)驗(yàn)電路.

(1)在電路圖(1)和(2)中,若R1為定值電阻且阻值未知,則能測出電源電動(dòng)勢(shì)的是 , 能測出電源內(nèi)電阻的是 . (選填圖的編號(hào))
(2)若用圖(3)所示實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),已知 R1=2Ω,電壓表V1、V2讀數(shù)分別為U1、U2 , 現(xiàn)以U2為縱坐標(biāo),U1為橫坐標(biāo),作出相應(yīng)圖線,如圖(4)所示,則:電源電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了安全,轎車中都裝有安全氣囊。當(dāng)發(fā)生劇烈碰撞時(shí),安全氣囊啟動(dòng)為駕駛員提供保護(hù)。關(guān)于安全氣囊的作用下列說法正確的是(  )

A.減小了駕駛員的動(dòng)量變化量

B.增大了駕駛員的動(dòng)量變化量

C.減小了駕駛員的動(dòng)量變化率

D.減小了駕駛員受到撞擊力的沖量

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