【題目】如圖為某質(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),經(jīng)電壓為U的加速電場加速后,通過小孔S2S3,從磁場上邊界垂直于磁場方向進入磁感應強度為B勻強磁場中,運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,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)、強度(單位時間內(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)若從小孔S1逸出的粒子質(zhì)量是m,電荷量為q,求該粒子進入磁場后運動的軌道半徑;

(2)若測得某種元素的三種同位素a、b、c打在底版D上位置距離小孔S3的距離分別為L1、L2L3,強度分別為P1、P2P3,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分別形成的環(huán)形電流大小之比。

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)離子在電場中加速,由動能定理可以求出離子進入磁場時的速度.離子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律可以求出離子的軌道半徑.(2)①求解粒子質(zhì)量的表達式,從而求解三種同位素a、b、c的粒子質(zhì)量之比;②根據(jù)單位時間內(nèi)粒子射到底板上的強度P,結(jié)合電流的定義式求解三種同位素a、b、c分別形成的環(huán)形電流大小之比;

(1)粒子經(jīng)加速電場加速,由動能定理得

解得:

粒子進入勻強磁場中做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得

粒子在磁場中運動軌道半徑

(2) 粒子打在底板上的位置距離S3的距離L=2r

解得粒子的質(zhì)量

a、b、c的粒子質(zhì)量之比為:m1 : m2 : m3= L12 : L22 : L32

②單位時間內(nèi)比荷為的粒子射到底板上的強度為P,粒子數(shù)為N,則

P=

由①④得:

形成的環(huán)形電流

三種同位素a、b、c形成的環(huán)形電流之比為:

P1: P2 : P3

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,一質(zhì)量為0.5kg的小球(可視為質(zhì)點),用長的細線拴住在豎直面內(nèi)做圓周運動,g10m/s2求:

(1)小球剛好經(jīng)過最高點A時的速度;

(2)若小球經(jīng)過最高點A時速度為4m/s,小球?qū)毦的拉力;

(3)若小球經(jīng)過最低點B時速度為 ,細線對小球的拉力大小。

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【題目】如圖所示,一個質(zhì)量為0.6kg的小球以某一初速度從P點水平拋出,恰好從圓弧ABCA點的切線方向進入圓弧(不計空氣阻力,進入圓弧時無機被能損失)。已知圓弧的半徑R=0.6m, =60°,小球到達A點時的速度vA=8m/s。g10m/s2,:

(1)小球做平拋運動的初速度v0

(2)P點與A點的高度差

(3)小球剛好能到達圓弧最高點C,求此過程小球克服摩擦力所做的功。

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【題目】用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5V,內(nèi)電阻約1Ω)的電動勢和內(nèi)電阻,除了待測電池組,電建,導線外,還有下列器材供選用:

A.電流表:量程0.6A,內(nèi)電阻約1Ω

B.電流表:量程3A,內(nèi)電阻約0.2Ω

C.電壓表:量程3V,內(nèi)電阻約30kΩ

D.電壓表:量程6V,內(nèi)電阻約60kΩ

E.滑動變阻器:0~1000Ω,額定電流0.5A

F.滑動變阻器:0~20Ω,額定電流2A

(1)為了使測量結(jié)果盡量準確,電流表應選用________,電壓表選用________,滑動變阻器應選用________(均填儀器的字母代號)

(2)下圖為正確選擇儀器后,連好的部分電路,為了使測量誤差盡量小,還需要在電路中用導線將________________相連、________________相連、________________相連.(均填儀器上接線柱的字母代號)

(3).實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了,于是不再使用電流表,剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器,重新連接電路,仍能完成實驗,實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數(shù)U;用圖像法處理采集到數(shù)據(jù),為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖像是一條直線,則可以_________為縱坐標,________為橫坐標。

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【題目】如圖所示,AB為斜面,BC為水平面,從A點以水平速度v0拋出一小球,此時落點到A的水平距離為x1;從A點以水平速度3v0拋出小球,這次落點到A點的水平距離為x2,不計空氣阻力,則x1x2可能等于( 。

A. 13B. 16C. 19D. 112

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【題目】如圖所示,P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導軌,間距為L1,處在豎直向下、磁感應強度大小為B1的勻強磁場中.一導體桿ef垂直于P、Q放在導軌上,在外力作用下向左做勻速直線運動.質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi),兩頂點a、b通過細導線與導軌相連,磁感應強度大小為B2的勻強磁場垂直金屬框向里,金屬框恰好處于靜止狀態(tài).不計其余電阻和細導線對a、b點的作用力.

(1)通過ab邊的電流Iab是多大?

(2)導體桿ef的運動速度v是多大?

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A. 小球帶正電,極板之間的電場強度大小為

B. 小球受到電場力為

C. 若將小球移到懸點下方豎直位置,小球的電勢能減小

D. 若將細繩剪斷,小球經(jīng)時間到達負極

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A. B1-B0

B.

C. B1+B0

D.

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A.從A至B過程表演者的加速度大于從B至C過程表演者的加速度

B.從A至B過程表演者的運動時間小于從B至C過程表演者的運動時間

C.從A至B過程表演者動能的變化量大于從B至C過程表演者克服風力所做的功

D.從A至B過程表演者動量變化量的數(shù)值小于從B至C過程表演者受風力沖量的數(shù)值

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