【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖，M為粒子加速器，電壓為U1=5000V；N為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.2T，板間距離為d=0.06m；P為一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形abcd的磁場(chǎng)區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=0.1T，方向垂直紙面向外，其中dc的中點(diǎn)S開(kāi)有小孔，外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏．今有一比荷為 =108C/kg的正離子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速后，恰好通過(guò)速度選擇器，從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場(chǎng)區(qū)，正離子剛好經(jīng)過(guò)小孔S 打在熒光屏上．求：

（1）粒子離開(kāi)加速器時(shí)的速度v；
（2）速度選擇器的電壓U2；
（3）正方形abcd邊長(zhǎng)l．

【答案】
（1）解：粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速，獲得速度v，由動(dòng)能定理得：

qU1= mv2

解得v= m/s．

答：粒子離開(kāi)加速器時(shí)的速度是1×106m/s；


（2）解：在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡得

Eq=qvB1即

得：U2=B1dv=0.2×0.06×1×106V=1.2×104V

答：速度選擇器的電壓是1.2×104V；


（3）解：在B2中作圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力，有 ，

故粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：r= = =0.1m．

由幾何關(guān)系：

所以，正方向的邊長(zhǎng)： m

答：正方形abcd邊長(zhǎng)是0.16m．


【解析】掌握質(zhì)譜儀的原理，粒子加速器中加速時(shí)根據(jù)動(dòng)能定理：qU1= mv2 ；帶電粒子在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡得Eq=qvB1；

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】從同一地點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體Ⅰ、Ⅱ的速度圖象如圖所示。在0～t0時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A. Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)物體的平均速度大小都是

B. Ⅰ、Ⅱ兩物體的位移都不斷增大

C. Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)物體所受的合外力都在不斷減小

D. Ⅰ物體所受的合外力不斷增大，Ⅱ物體所受的合外力不斷減小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)，對(duì)軌道的壓力為其重力的一半．已知AP=2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（ ）

A.機(jī)械能減少mgR
B.動(dòng)能增加 mgR
C.克服摩擦力做功 mgR
D.合外力做功 mgR

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某探究性學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛自制遙控車的性能進(jìn)行研究．他們讓這量小車在水平地面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程記錄下來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v﹣t圖象，已知小車在0～t1時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1～10s時(shí)間內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，7s末到達(dá)最大速度，在10s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質(zhì)量m=0.5kg，整個(gè)過(guò)程中小車受到的阻力f大小不變．則以下說(shuō)法正確的是（ ）

A.小車勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力大小為3N
B.小車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=2s
C.小車所受阻力f的大小為2N
D.t1～10s內(nèi)小車牽引力的功率P為6W

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一質(zhì)點(diǎn)的位移﹣﹣時(shí)間圖象為如圖所示的一段拋物線，其方程為x=﹣20t2+40t，則有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）

A．質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)

B．質(zhì)點(diǎn)做加速度先減小后增大的直線運(yùn)動(dòng)

C．質(zhì)點(diǎn)做加速度大小為40m/s2的勻變速直線運(yùn)動(dòng)

D．質(zhì)點(diǎn)在0～1s內(nèi)的平均速度大于20m/s

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一矩形金屬框架與水平面成角θ=37°，寬L=0.4m，上、下兩端各有一個(gè)電阻R0=2Ω，框架其它部分的電阻不計(jì)，框架足夠長(zhǎng)，垂直于金屬框平面的方向有一向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T．a(chǎn)b為金屬桿，與框架良好接觸，其質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=1.0Ω，桿與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5．桿ab由靜止開(kāi)始下滑，在速度達(dá)到最大的過(guò)程中，框架上端電阻R0中產(chǎn)生的熱量Q0=0.5J．（取g=10m/s2 ， sin37°=0.6）．求：

（1）流過(guò)R0的最大電流；
（2）從開(kāi)始到速度達(dá)到最大的過(guò)程中，ab桿沿斜面下滑的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做勻速變速直線運(yùn)動(dòng)的 x﹣t 圖象中的一段，從圖中所給的數(shù)據(jù)可以確定（ ）

A. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)圖線上 P 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)位置時(shí)的速度一定大于 2m/s

B. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 t=3.5s 時(shí)的速度等于 2m/s

C. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 t=3.5s 時(shí)的速度小于 2m/s

D. 以上說(shuō)法均不正確

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】圖（a）左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R=55Ω，A、V為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖（b）所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，下列表述正確的是（ ）

A.電流表的示數(shù)為2A
B.原、副線圈匝數(shù)比為1：2
C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值
D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖為俯視圖，虛線MN右側(cè)存在一個(gè)豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電阻為R，質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上，ab邊在磁場(chǎng)外側(cè)緊靠MN虛線邊界．當(dāng)線框以初速度v0穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，安培力對(duì)線框所做的功為W，求：

（1）初速度v0時(shí)刻，線框中感應(yīng)電流I的大小和方向；
（2）線框cd邊穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度v；
（3）線框穿出磁場(chǎng)一半過(guò)程中，通過(guò)線框截面的電量q．

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