如圖所示,鉛盒內(nèi)放有某種具有放射性的礦物,開(kāi)始時(shí)其中有、兩種放射性元素同位素原子核.其中會(huì)自發(fā)的放出某種粒子x后變成并不再變化,發(fā)生6次α衰變和4次β衰變后變成一種穩(wěn)定的原子核y.由于碰撞和其他原因,粒子x和α、β粒子從鉛盒的小孔射出時(shí)的速度可以在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化.這些粒子射出后由小孔O,垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的進(jìn)入一個(gè)電磁場(chǎng)共存的區(qū)域,其中電場(chǎng)強(qiáng)度大小E1,方向水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1,方向垂直于紙面向里.部分粒子能沿直線由小孔射出,由A點(diǎn)垂直磁場(chǎng)、垂直于邊界射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)在粒子初速度方向上的寬度為d,垂直初速度方向足夠大.在磁場(chǎng)的邊界上鋪有一層感光底片從射入的粒子最終打在1、2、3三點(diǎn).設(shè)電子質(zhì)量為m,電量為e,α粒子質(zhì)量為7200m.求:
(1)粒子x是什么?寫(xiě)出變化成的核反應(yīng)方程;原子核y是什么?
(2)試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明打在1、2、3三點(diǎn)的分別是什么粒子.
(3)2點(diǎn)到正對(duì)面B點(diǎn)的距離是多少?
(4)若要三種粒子均不打在感光底片上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的最小值為多少?
(1)正電子;;
(2)1為正電子,2為α粒子,3為β粒子
(3)
(4)
解析試題分析:(1) x為正電子,反射性同位素發(fā)射衰變的核反應(yīng)方程為:。
發(fā)生6次α衰變和4次β衰變,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有:
所以,原子核y是
(2) 通過(guò)速度選擇器的粒子,滿足方程:
解得:
當(dāng)粒子從小孔射出進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),將做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力:
解得:
可見(jiàn),半徑R的大小取決于的大小
,,
打在1點(diǎn)為正電子,2為α粒子,3為β粒子。
(3)在矩形有界磁場(chǎng)中,粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn),由圖可知:,
側(cè)移距離為:
(4)三種粒子中,,即使粒子不打在感光底片即可。
設(shè)B2的最小值為,則有:
解得:。
考點(diǎn):本題考查核反應(yīng)方程,速度選擇器,帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(12分)電子質(zhì)量為m、電荷量為q,以速度v0與x軸成θ角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后落在x軸上的P點(diǎn),如圖所示,求:
(1) OP的長(zhǎng)度;
(2)電子從由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
回旋加速器D形盒的半徑為r,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量了m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開(kāi)始加速。
(1)求該回旋加速器所加交變電場(chǎng)的頻率;
(2)求粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能;
(3)有同學(xué)想自利用該回旋加速器直接對(duì)質(zhì)量為m、電量為2q的粒子加速。能行嗎?行,說(shuō)明理由;不行,提出改進(jìn)方案.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)如圖所示,O、P、Q三點(diǎn)在同一水平直線上,OP=L,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形PQMN區(qū)域內(nèi)(含邊界)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),左側(cè)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放,帶電粒子恰好從M點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),不計(jì)帶電粒子重力,求:
⑴磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;
⑵粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間;
⑶若圖中電場(chǎng)方向改為豎直向下,場(chǎng)強(qiáng)大小未知,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,當(dāng)粒子從O點(diǎn)以水平速度v0射入電場(chǎng),從PN的中點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),從N點(diǎn)射出磁場(chǎng),求帶電粒子的初速度v0。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,電場(chǎng)方向在圖中未畫(huà)出.在y≤l的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里.一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子,從O點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界P點(diǎn)時(shí)的速度剛好為零,P點(diǎn)坐標(biāo)為(l,l),不計(jì)粒子所受重力.
(1)求從O到P的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功,并判斷勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向.
(2)若該粒子在O點(diǎn)以沿OP方向、大小的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)到離過(guò)OP的直線最遠(yuǎn)位置時(shí)的加速度大小,則此點(diǎn)離OP直線的距離是多少?
(3)若有另一電荷量為-q、質(zhì)量為m的粒子能從O點(diǎn)勻速穿出磁場(chǎng),設(shè),求該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后到達(dá)y軸時(shí)的位置坐標(biāo).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,虛線OL與y軸的夾角為θ=60°,在此角范圍內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子從左側(cè)平行于x軸射入磁場(chǎng),入射點(diǎn)為M。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R。粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸交于P點(diǎn)(圖中未畫(huà)出),且OP=R。不計(jì)重力。求M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(19分)如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一粒子源,粒子源從O點(diǎn)在紙面內(nèi)均勻地向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射速率為υ,比荷為k的帶正電粒子.PQ是垂直紙面放置,厚度不計(jì)的擋板,擋板的P端與O點(diǎn)的連線跟擋板垂直,粒子打在擋板上會(huì)被吸收。帶電粒子的重力及粒子間的相互作用力忽略不計(jì),磁場(chǎng)分布的區(qū)域足夠?qū)拸V。
(1)為了使帶電粒子不打在擋板上,粒子源到擋板的距離d應(yīng)滿足什么條件?
(2)若粒子源到擋板的距離d=,則擋板至少多長(zhǎng),擋板吸收的粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比值最大,并求該值。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
如圖所示,電阻為r的矩形線圈面積為S,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng).t=0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直,各電表均為理想交流電表.則:( )
A.滑片P下滑時(shí),電壓表的讀數(shù)不變 |
B.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 |
C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)1800的過(guò)程中,流過(guò)電阻R的電荷量為 |
D.1s內(nèi)流過(guò)R的電流方向改變次 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
一個(gè)矩形金屬框MNPQ置于xOy平面內(nèi),平行于x軸的邊NP的長(zhǎng)為d,如圖(a)所示。空間存在磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的方向垂直于金屬框平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿x軸方向按圖(b)所示規(guī)律分布,x坐標(biāo)相同各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同。當(dāng)金屬框以大小為v的速度沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列判斷正確的是( )
A.若d =l,則線框中始終沒(méi)有感應(yīng)電流 |
B.若d =l,則當(dāng)線框的MN邊位于x = l處時(shí),線框中的感應(yīng)電流最大 |
C.若d =l,則當(dāng)線框的MN邊位于x =l處時(shí),線框受到的安培力的合力最大 |
D.若d = l,則線框中感應(yīng)電流周期性變化的周期為 |
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