在題圖1所示的裝置中，粒子源A產(chǎn)生的初速為零、比荷為的正離子沿軸線進(jìn)入一系列共軸且長(zhǎng)度依次增加的金屬圓筒，奇數(shù)和偶數(shù)筒分別連接在周期為T、最大值為U0的矩形波電源兩端，電源波形如圖2示，離子在每個(gè)圓筒內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于交變電源的半個(gè)周期，在相鄰兩筒之間受電場(chǎng)力作用被加速（加速時(shí)間不計(jì)）。離子離開最后一個(gè)圓筒后垂直于邊OE進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后從OF邊出射。（不計(jì)離子所受重力）
（1）求離子在第一個(gè)金屬筒內(nèi)的速率。
（2）求離子在第n個(gè)筒內(nèi)的速率及第n個(gè)筒的長(zhǎng)度。
（3）若有N個(gè)金屬筒，求離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。
（4）若比荷為的離子垂直于OF邊出射，要使比荷為的離子也能垂直于OF邊出射，求電源電壓最大值的改變量以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變量。
解：（1）設(shè)離子在第n個(gè)筒內(nèi)的速度為
在每個(gè)筒內(nèi)受到電場(chǎng)力做功為
根據(jù)動(dòng)能定理，
解得
（2）設(shè)第n個(gè)筒的長(zhǎng)度為，
（3）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，有
（4）需要使離子加速后也獲得的速度，設(shè)比荷為離子的加速電壓為有
得
設(shè)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，要使的離子在磁場(chǎng)中同樣在S點(diǎn)射出，有
，
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：

①某同學(xué)用如題圖甲所示的裝置來探究機(jī)械能守恒定律：實(shí)驗(yàn)中，得到了甲、乙、丙三條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖乙所示，則應(yīng)選
甲
甲
紙帶好．
在實(shí)驗(yàn)中若所用重物的質(zhì)量為1.00kg，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80m/s2，在某次實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖丙所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選取連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm．
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于
7.62
7.62
J，動(dòng)能的增加量等于
7.57
7.57
J（取三位有效數(shù)字）．
③由以上的計(jì)算結(jié)果可看出，重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量
大
大
于動(dòng)能的增加量，試簡(jiǎn)單闡述造成這一結(jié)果的兩個(gè)理由
由于空氣的阻力
由于空氣的阻力
、
紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦
紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

氧化錫是一種對(duì)氣體中酒精含量敏感的材料：當(dāng)周圍氣體中酒精濃度發(fā)生變化時(shí)，其阻值也會(huì)發(fā)生變化．小明為研究某型號(hào)氧化錫檢測(cè)電阻咫的阻值隨氣體中酒精濃度變化的關(guān)系，采用題圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在可以直接測(cè)得酒精濃度的容器中噴入霧狀酒精，閉合電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值至適當(dāng)值，讀出電壓表和電流表的示數(shù)，改變噴入霧狀酒精的量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出風(fēng)的值．即可得到電阻的阻值隨氣體中酒精濃度變化的關(guān)系圖線．
（1）每次實(shí)驗(yàn)之前，小明都應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)片置于
b
b
端（選填“a”或“b”）：
（2）小明在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組數(shù)據(jù)如下表所示：
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8
氣體中酒精濃度（mg/L） 0.0l 0.02 0.04 0.06 0.07 0.09 0.12 0.15
電壓表示數(shù)（V） 2.00 2.40 2.20 1.60 1.40 1.20 1.00 0.86
電流表示數(shù)（A） 0.10 0.15 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
電阻的阻值（Ω） 20 11 8 7 5 4.3
請(qǐng)?jiān)陬}圖2所示的坐標(biāo)系中描繪出凡的阻值隨氣體中酒精濃度變化的關(guān)系圖線；
（3）我國(guó)《道路交通安全法》規(guī)定：嚴(yán)禁酒后駕車!參照《車輛駕駛?cè)藛T呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（GBl9522）》，呼氣中酒精濃度大于等于0.09mg/L就屬于酒后駕車．小明用該型號(hào)氧化錫檢測(cè)電阻R制成一個(gè)簡(jiǎn)易的酒駕測(cè)試儀．給定下列器材和要求，請(qǐng)你在題圖3中幫他連接實(shí)物圖；
器材：電源（E=6V，r=2Ω）、開關(guān)S、氧化錫檢測(cè)電阻Rx、定值電阻R0、理想電壓表、導(dǎo)線．
要求：閉合開關(guān)S，檢測(cè)者呼出氣體流經(jīng)Rx．若電壓表讀數(shù)大于等于1.2V，則檢測(cè)者屬于酒后駕車；若電壓表讀數(shù)小于1.2V，則不屬于酒后駕車．
（4）在（3）問中，定值電阻R0的阻值應(yīng)為
22
22
Ω．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a與小車所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖34-1為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．
①他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為下列哪二項(xiàng)說法是正確的：
AC
AC

A．要平衡摩擦力                    B．實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要平衡摩擦力
C．鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的總重力  D．小車的總重力要遠(yuǎn)小于鉤碼的重力
②若要用圖1裝置驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系，在①的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量小車的總質(zhì)量M．用彈簧秤稱出鉤碼的總重力G．讓鉤碼帶動(dòng)小車加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
GL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
GL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
．（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量）．
（2）①某同學(xué)用如題圖2所示的裝置來探究機(jī)械能守恒定律：實(shí)驗(yàn)中，得到了甲、乙、丙三條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖3所示，則應(yīng)選
甲
甲
紙帶好．

在實(shí)驗(yàn)中若所用重物的質(zhì)量為1.00kg，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80m/s2，在某次實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖4所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選取連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm．
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于
7.62
7.62
J，動(dòng)能的增加量等于
7.57
7.57
J（取三位有效數(shù)字）．
③由以上的計(jì)算結(jié)果可看出，重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量
大
大
于動(dòng)能的增加量，試簡(jiǎn)單闡述造成這一結(jié)果的兩個(gè)理由
由于空氣的阻力
由于空氣的阻力
、
紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦
紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

(15分)在題圖1所示的裝置中，粒子源A產(chǎn)生的初速為零、比荷為的正離子沿軸線進(jìn)入一系列共軸且長(zhǎng)度依次增加的金屬圓筒，奇數(shù)和偶數(shù)筒分別連接在周期為T、最大值為U0的矩形波電源兩端，電源波形如題25圖2所示，離子在每個(gè)圓筒內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于交變電源的半個(gè)周期，在相鄰兩筒之間受電場(chǎng)力作用被加速（加速時(shí)間不計(jì)）.離子離開最后一個(gè)圓筒后垂直于邊OE進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后從 OF邊出射.（不計(jì)離子所受重力）

（1）求離子在第一個(gè)金屬筒內(nèi)的速率.

（2）求離子在第n個(gè)筒內(nèi)的速率及第n個(gè)筒的長(zhǎng)度.

（3）若有N個(gè)金屬筒，求離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.

（4）若比荷為的離子垂直于OF邊出射，要使比荷為的離子也能垂直于OF邊出射，求電源電壓最

大值的改變量以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變量.

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