2.質(zhì)譜儀的工作原理如圖示,一個質(zhì)量為m,電荷量為  q的帶正電粒子,經(jīng)過電壓為U的加速電場由靜止加速后,剛好直線進入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)有相互垂直的勻強磁場和勻強電場E.直線通過選擇器的粒子經(jīng)狹縫P后進入到偏轉(zhuǎn)磁場,最后打在膠片A1A2上,且離P點的距離為L.求:
(1)粒子離開加速電場時速率是多少?
(2)速度選擇器中磁場B的大小和方向?
(3)偏轉(zhuǎn)磁場B0大?

分析 (1)粒子在電場中運動只有電場力做功,根據(jù)動能定理可以求得粒子從加速電場射出時速度v的大。
(2)帶電的粒子在速度選擇器中做勻速直線運動,說明粒子受力平衡,根據(jù)粒子的受力狀態(tài)可以求得速度選擇器中勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小,根據(jù)左手定則判斷B的方向;
(3)粒子在磁場中做勻速圓周運動,根據(jù)粒子在磁場中運動的半徑公式可以求得偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B0的大。

解答 解:(1)在加速電場,據(jù)動能定理,有:
qU=$\frac{1}{2}m{V^2}$
粒子離開時速率為:$V=\sqrt{\frac{2qU}{m}}$
(2)據(jù)左手定則,知速度選擇器中磁場方向為垂直紙面向外,根據(jù)二力平衡,有:
q V B=q E                                        
解得:B=$\frac{E}{V}$=E $\sqrt{\frac{m}{2qU}}$
(3)粒子在偏轉(zhuǎn)磁場做圓周運動,洛倫茲力提供向心力,即:
q V B0=$m\frac{V^2}{R}$
由題意得:R=$\frac{L}{2}$
故偏轉(zhuǎn)磁場B0 大小為:B0=$\frac{2}{L}\sqrt{\frac{2mU}{q}}$
答:(1)粒子離開加速電場時速率是$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$
(2)速度選擇器中磁場B的大小$E\sqrt{\frac{m}{2qU}}$和方向垂直紙面向外
(3)偏轉(zhuǎn)磁場B0大小$\frac{2}{L}\sqrt{\frac{2mU}{m}}$

點評 粒子在速度選擇器中的運動可以分為勻加速直線運動、勻速運動和勻速圓周運動,根據(jù)不同階段的運動的特點來分類解決.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

12.“測定玻璃的折射率”實驗中,在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B,在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時,要使它擋住C和A、B的像.
如圖是在白紙上留下的實驗痕跡,其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊.根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n=1.7.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

13.如圖所示,經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的雜技運動員進行爬桿表演,運動員先爬上8m高的固定豎直金屬桿,然后雙腿夾緊金屬桿倒立,頭頂離地面7m高,運動員通過雙腿對金屬桿施加不同的壓力來控制身體的運動情況.首先,運動員勻加速下滑3m,速度達到 4m/s,然后勻減速下滑,當(dāng)運動員頭項剛要接觸地面時,速度剛好減到零,設(shè)運動員質(zhì)量為50kg.
(1)運動員勻加速下滑時加速度大小;
(2)運動員勻減速下滑時所受摩擦力的大小;
(3)求完成加減速全程運動所需的總時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

10.某研究性學(xué)習(xí)小組利用插針法可以測量半圓形玻璃磚的折射率.實驗探究方案如下:在白紙上做一直線MN,并做出它的一條垂線AB,將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上,它的直邊與直線MN對齊,在垂線AB上插兩個大頭針P1和P2,然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針,可以確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路,從而求出玻璃的折射率.實驗中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外,還有量角器等.
(1)某同學(xué)用上述方法測量玻璃的折射率,在他畫出的垂線AB上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針,但在半圓形玻璃磚的右側(cè)區(qū)域內(nèi),不管眼睛在何處,都無法透過玻璃磚同時看到P1、P2的像,原因是入射光線AB離圓心較遠(yuǎn),在半圓形面發(fā)生了全反射.他應(yīng)采取的措施是沿著MN方向、向M點方向平移玻璃磚.
(2)為了確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路,最少應(yīng)插1枚大頭針.
(3)請在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)估計所插大頭針的可能位置,并用“×”表示,作出光路圖.為了計算折射率,應(yīng)該測量的量(在光路圖上標(biāo)出)有入射角i和折射角r,計算折射率的公式是n=$\frac{sini}{sinγ}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.用如圖所示的淺色水平傳送帶AB和斜面BC將貨物運送到斜面的頂端.AB距離L=11m,傳送帶始終以v=12m/s勻速順時針運行.傳送帶B端靠近傾角θ=37°的斜面底端,斜面底端與傳送帶的B端之間有一段長度可以不計的小圓。贏、C處各有一個機器人,A處機器人每隔t=1.0s將一個質(zhì)量m=10kg、底部有碳粉的貨物箱(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶A端,貨物箱經(jīng)傳送帶和斜面后到達斜面頂端的C點時速度恰好為零,C點處機器人立刻將貨物箱搬走.已知斜面BC的長度s=5.0m,傳送帶與貨物箱之間的動摩擦因數(shù)μ0=0.55,貨物箱由傳送帶的右端到斜面底端的過程中速度大小損失原來的$\frac{1}{11}$,不計傳送帶輪的大小,g=10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)斜面與貨物箱之間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)如果C點處的機器人操作失誤,未能將第一個到達C點的貨物箱搬走而造成與第二個貨物箱在斜面上相撞.求兩個貨物箱在斜面上相撞的位置到C點的距離; (本問結(jié)果可以用根式表示)
(3)從第一個貨物箱放上傳送帶A端開始計時,在t0=2s的時間內(nèi),貨物箱在傳送帶上留下的痕跡長度.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

7.如圖所示,m=1kg的物體靜止在水平粗糙地面上,μ=0.5,對物塊施加一個與水平方向夾角為37°斜向上F=10N的力,物體做勻加速直線運動,經(jīng)過t=1s后撤掉F,物體最終靜止,求整個過程中物體發(fā)生的位移大。╣=10m/s2、sin37°=0.6、cos37°=0.8)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.如圖所示是某中學(xué)學(xué)生根據(jù)回旋加速器原理設(shè)計的一個小型粒子加速器的原理示意圖,區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ存在勻強磁場B1和B2.在寬度為d的區(qū)域Ⅲ內(nèi)存在一個勻強電場,電勢差大小為U,通過自動調(diào)整兩區(qū)域間的電勢高低可使進入該區(qū)域的電勢差大小恒為U,通過自動調(diào)整兩區(qū)域間的電勢高低可使進入該區(qū)域的粒子持續(xù)加速.在圖中A位置靜止釋放一個質(zhì)量為m,帶電量為q的正電粒子(重力不計),粒子經(jīng)過兩次電場加速后最終垂直于區(qū)域Ⅰ邊緣AE射出,一切阻力不計,求:
(1)粒子進入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的速度之比
(2)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強度之比
(3)已知區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強度B1=B0,求從粒子釋放到從區(qū)域Ⅰ邊緣飛出的總時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,一容器中裝滿水,水中有一輕彈簧下端與容器相連,上端與一木球相連,關(guān)于此裝置在下列運動說法正確的是( 。
A.靜止時彈簧處于原長
B.整個裝置自由下落時,由于浮力的作用,彈簧處于拉伸狀態(tài)
C.整個裝置自由下落時,彈簧處于原長
D.整個裝置自由下落時,小球的重力消失

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.一個物體由靜止開始做勻加速直線運動,加速度大小為a1,經(jīng)$\frac{t}{2}$時間后,物體的加速度大小變?yōu)閍2,又經(jīng)過t時間恰好回到出發(fā)位置,則a1與a2的大小之比為(  )
A.3:4B.4:3C.4:5D.5:4

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