【題目】如圖甲是一種利用磁場偏轉的粒子收集裝置原理圖。兩塊磁鐵前后平行垂直水平面放置,收集板位于兩塊磁鐵之間,平行于上下底面從高到低依次放置,所有收集板的右端在同一豎直面上,收集板長度從高到低依次變大,因而左端位置不同。已知兩磁鐵之間的長方體空間內(nèi)存在水平方向的勻強磁場,磁感應強度為B=0.1T。一個粒子源被固定在其底面上,粒子源豎直向上發(fā)射出質量為kg、電荷量絕對值為C、動能不同的粒子,這些粒子進入磁場后,在磁場的作用下運動,并打到右側的多片收集板上(如圖乙中D1、D2、D3所示)。收集板D1剛好與粒子出射點在同一高度,已知收集板D1D2、D3收集的最小粒子動能分別為eVeV、eV。粒子擊中收集板后有一定比例反射,反射前后粒子速度方向與收集板平面的夾角大小不變,反射速度最大值為撞擊前速度的k=06倍。重力及粒子間的相互作用忽略不計。

1)試判斷粒子的電性,并寫出粒子在磁場中運動的半徑r與動能Ek的關系式(用q,m,B表示);

2)計算D1板左端到粒子源的水平距離s1,并討論要使得能量在ED1ED2之間的粒子最終全部被D1吸收,D1板至少多長(左端到右端的距離);

3)為了使粒子在撞擊收集板反彈后不會碰到其他收集板,D2、D3D1豎直距離的最小值分別為多少?并算出此時D2的左端到粒子源的水平距離s2

【答案】1)負電;;(2)見解析;(3)見解析

【解析】

1)粒子在垂直紙面向內(nèi)的磁場中向右偏,由左手定則判斷,粒子帶負電,洛倫茲力提供向心力

動能,得

2)由上小題知

代入數(shù)據(jù)得

m

打到D1的最大動能的臨界是eV,其對應的半徑m

因此其第一次在D1上的落點到粒子源的距離為

這些粒子中反彈的粒子速度最大為原來的k倍,故半徑為原來的k

因此這些反射的粒子不斷的向右以半圓的軌跡運動,半徑按k倍減小,經(jīng)無窮多次碰撞后,粒子到粒子源的距離

因此D1的板長至少為

3)粒子在D1板中碰撞后反彈,到達的最大高度為

此即D2板距D1板的最短距離。如圖所示,由三角形知,底邊長為0.32mD2左端點到粒子源的距離

打在D2板上速度最大的粒子,恰好經(jīng)過D3板左邊緣,其半徑為

打在D2板上反射后,其半徑變?yōu)?/span>

其軌跡最高點到向上最大距離d2可由兩相似三角形關系表示,即

解得;

D3板到D1板的距離至少為

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【題目】如圖所示,用繩子的一端系住一個物體繞過定滑輪,繩的另一端分別在位置1、2、3時,繩的拉力分別為、、,繩對滑輪的壓力分別為、。假定物體始終保持靜止,不計一切摩擦。則

A.,

B.,

C.

D.,

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A.發(fā)生聚變反應后比結合能減小

B.聚變反應前后質量守恒但能量不守恒

C.兩個氘核聚變后釋放的能量約為3.3MeV

D.所有氘核聚變后可獲得約14.6kW的平均功率

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【題目】如圖所示是小孩推滑塊游戲的裝置,此裝置由粗糙水平面AB、傾角為6°的光滑斜面BC和平臺CD構成。若質量為1kg的滑塊在大小為2N的水平推力作用下,從A點由靜止出發(fā),滑塊在水平面AB上滑行一段距離后撤去推力,滑塊繼續(xù)向前運動通過斜面到達平臺。已知水平面AB長度為2m,斜面BC長度為1m,滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為0.1sin6°=0.1,滑塊可看成質點且在B處的速度損失不計。

1)求滑塊在推力作用下的加速度大小;

2)若推力作用距離為2m,求滑塊剛到平臺時的速度大;

3)若滑塊能夠到達平臺,求滑塊在斜面運動的最長時間。

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【題目】如圖甲是研究平拋運動的實驗裝置圖.

(1)以下是實驗過程中的一些做法,其中合理的有__

A.安裝斜槽軌道,使其末端保持水平,且斜槽軌道必須光滑

B.將木板校準到豎直,并使木板平面與小球運動的平面平行

C.每次小球應從同一高度由靜止釋放

D.每次釋放小球時的位置越高,實驗效果越好

(2)圖乙是柴同學多次實驗后,得到小球經(jīng)過的5個位置,請用筆畫出小球平拋運動的軌跡____

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【題目】下列說法中正確的是____.

A. 一定質量的理想氣體的內(nèi)能隨著溫度升高一定增大

B. 第一類永動機和第二類永動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律

C. 當分子間距r>r0時,分子間的引力隨著分子間距的增大而增大,分子間的斥力隨著分子間距的增大而減小,所以分子力表現(xiàn)為引力

D. 大霧天氣學生感覺到教室潮濕,說明教室內(nèi)的相對濕度較大

E. 一定質量的單晶體在熔化過程中分子勢能一定是增大的

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【題目】如圖所示,為氫原子能級圖,現(xiàn)有大量氫原子從n=4的能級發(fā)生躍遷,并發(fā)射光子照射一個鈉光管,其逸出功為2.29ev,以下說法正確的是(  。

A. 氫原子可能發(fā)出6種不同頻率的光

B. 能夠讓鈉光電管發(fā)生光電效應現(xiàn)象的有4種光子

C. 光電管發(fā)出的光電子與原子核發(fā)生β衰變時飛出的電子都是來源于原子核內(nèi)部

D. 鈉光電管發(fā)出的光電子轟擊處于基態(tài)的氫原子只能使氫原子躍遷到n=2的能級

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A.A 車的加速度 a 的大小為 3m/s2

B.A 車的加速度 a 的大小為 5 m/s2

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