【題目】質(zhì)譜儀可利用電場和磁場將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。如圖所示，虛線上方有兩條半徑分別為R和r(R>r)的半圓形邊界，分別與虛線相交于A、B、C、D點(diǎn)，圓心均為虛線上的O點(diǎn)，C、D間有一熒光屏。虛線上方區(qū)域處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。虛線下方有一電壓可調(diào)的加速電場，離子源發(fā)出的某一正離子由靜止開始經(jīng)電場加速后，從AB的中點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場，離子打在邊界上時(shí)會被吸收。當(dāng)加速電壓為U時(shí)，離子恰能打在熒光屏的中點(diǎn)。不計(jì)離子的重力及電、磁場的邊緣效應(yīng)。求：

(1)離子的比荷；

(2)離子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；

(3)離子能打在熒光屏上的加速電壓范圍。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

（1）離子甲做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)幾何關(guān)系找到半徑，根據(jù)結(jié)合在電場中的加速，求解荷質(zhì)比；（2） 離子在磁場中運(yùn)動半個周期，根據(jù)周期公式求解時(shí)間；（3）根據(jù)離子能打在熒光屏上的兩個邊緣的情況求解加速電壓的范圍.

（1）離子甲的半徑

由勻速圓周運(yùn)動得

在電場中加速，有

解得：

（2）離子在磁場中運(yùn)動的周期為

在磁場中運(yùn)動的時(shí)間

解得：

（3）由（1）中關(guān)系，知加速電壓和離子半徑之間的關(guān)系為

若離子恰好打在熒光屏上的C點(diǎn)，軌道半徑

若離子恰好打在熒光屏上的D點(diǎn)，軌道半徑

即離子能打在熒光屏上的加速電壓范圍：

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】（1）某物理實(shí)驗(yàn)小組在使用多用電表按正確步驟測量某一電阻阻值，選擇開關(guān)指在“×100”歐姆檔，指針指示位置如下圖所示，則此電阻的阻值是________Ω。

（2）然后他們用伏-安法來測未知電阻（電流表的內(nèi)阻約1Ω，電壓表的內(nèi)阻約20kΩ）；為了得到盡量多的數(shù)據(jù)、較精確測出電阻值，并要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，他們應(yīng)選用下圖中的______圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用此方法測出的電阻值比真實(shí)值偏________。（選填“小”或“大”）

（3）在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測得了七組數(shù)據(jù)（如下表）。

組別

1

2

3

4

5

6

7

U/v

1.22

1.02

0.88

0.60

0.63

0.51

0.48

I/A

0.2

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1.0

①根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中已描好點(diǎn)，該同學(xué)也作出U—I圖線；

從圖線中得出，電源電動勢E=_________V；內(nèi)電阻r =_______Ω。

②若另一位同學(xué)未畫出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式E= U1+I1 r和E=U2+I2 r算出E和r，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，則他選用其中第4組和第_____組數(shù)據(jù)時(shí)算得的結(jié)果誤差大。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后從磁場的左邊界上M點(diǎn)進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，最后從磁場的左邊界上的N點(diǎn)離開磁場．已知帶電粒子的比荷＝3.2×109 C/kg，電場強(qiáng)度E＝200 V/m，M、N間距MN＝1 cm，金屬板長L＝25 cm，粒子的初速度v0＝4×105 m/s，帶電粒子重力忽略不計(jì)，求：

(1)粒子射出電場時(shí)的運(yùn)動方向與初速度v0的夾角θ；

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端，如圖（a）所示。t=0時(shí)刻，小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑，一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短）；當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）時(shí)，速度減為0，此時(shí)對其施加一外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運(yùn)動的v-t圖像如圖（b）所示，圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m，初始時(shí)A與B的高度差為H，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。

（1）求物塊B的質(zhì)量；

（2）在圖（b）所描述的整個運(yùn)動過程中，求物塊A克服摩擦力所做的功；

（3）已知兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均相等，在物塊B停止運(yùn)動后，改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)，然后將A從P點(diǎn)釋放，一段時(shí)間后A剛好能與B再次碰上。求改變前面動摩擦因數(shù)的比值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某研究小組經(jīng)查閱資料了解到在空氣中低速下落的物體所受的空氣阻力可認(rèn)為與物體速度大小成正比關(guān)系，因此下落的物體最終會達(dá)到一個恒定的速度，稱之為收尾速度。如圖所示為小球由靜止開始，在低速下落過程中速度隨時(shí)間變化的一部分圖像。圖中做出了t=0.5s時(shí)刻的切線，小球的質(zhì)量為0.5kg，重力加速度g取10m／s2，求：

(1)小球在t=0.5s時(shí)刻的加速度；

(2)小球最終的收尾速度；

(3)小球從靜止下落到t=0.5s時(shí)刻的位移。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為質(zhì)譜儀工作原理圖，離子從電離室A中的小孔S1逸出（初速度不計(jì)），經(jīng)電壓為U的加速電場加速后，通過小孔S2和S3，從磁場上邊界垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中，運(yùn)動半個圓周后打在接收底版D上并被吸收。對于同一種元素，若有幾種同位素時(shí)，就會在D上的不同位置出現(xiàn)按質(zhì)量大小分布的譜線，經(jīng)過分析譜線的條數(shù)、強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)打在底版D上某處的粒子動能）就可以分析該種元素的同位素組成。

(1)求比荷為的粒子進(jìn)入磁場的速度大小；

(2)若測得某種元素的三種同位素a、b、c打在底版D上的位置距離小孔S3的距離分別為L1、L2、L3，強(qiáng)度分別為P1、P2、P3，求：

①三種同位素a、b、c的粒子質(zhì)量之比m1：m2：m3；

②三種同位素a、b、c在該種元素物質(zhì)組成中所占的質(zhì)量之比M1：M2：M3.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖a所示，固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與金屬框架接觸良好．在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計(jì)．現(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動，運(yùn)動中桿ab始終垂直于框架．圖b為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力f隨時(shí)間t的變化關(guān)系，則可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是（　　）

A.

B.

C.

D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，長L=55cm的薄壁玻璃管與水平面成30°角傾斜放置，玻璃管粗細(xì)均勻，底端封閉、另一端開口。現(xiàn)用長l=10cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體溫度為306K，且水銀面恰與管口齊平�，F(xiàn)將管口緩慢轉(zhuǎn)到豎直向上位置，并將水銀緩慢注入管中，直到水銀面再次與管口齊平，已知大氣壓強(qiáng)p=75cmHg。求

(i)水銀面再次與管口齊平時(shí)，管中氣體的壓強(qiáng)；

(ii)對豎直玻璃管緩慢加熱，若管中剛好剩下5cm高的水銀柱，氣體溫度升高了多少。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組想組裝一個雙量程(3 V、15 V)的電壓表，提供的器材如下：

A．電流表G：滿偏電流為300 μA，內(nèi)阻未知；

B．干電池E：電動勢為3 V，內(nèi)阻未知；

C．滑動變阻器R1：最大阻值約為5 kΩ，額定電流為1 A；

D．滑動變阻器R2：最大阻值約為16 kΩ，額定電流為0.5 A；

E．電阻箱R0：0～9999.9 Ω；

F．定值電阻R3：40 kΩ，額定電流為0.1 A；

G．開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干。

(1)若用圖示電路測量電流表G　的電阻，則滑動變阻器R應(yīng)選用____(選填“C”或“D”)。

(2)將開關(guān)S1、S2都斷開，連接好實(shí)物圖，將滑動變阻器的滑片P調(diào)到____(選填“a”或“b”)端。接通開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表G　的指針示數(shù)為200 μA；閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值為100 Ω時(shí)電流表G　的指針示數(shù)為100 μA，則電流表G　的內(nèi)阻測量值為___Ω。

(3)在虛線框中畫出雙量程電壓表的電路原理圖______，并標(biāo)明所選的器材和改裝電壓表對應(yīng)的量程，其中R0應(yīng)取值為___kΩ。

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