【題目】在研究某種未知氣體時，有時需要分析氣體原子的組成。如圖所示，讓某種中性氣體分子進入電離室A，在那里被電離成等離子體（等離子體就處在高溫下電離的氣體，其中包含有帶正電和帶負(fù)電的粒子，中性氣體電離后帶負(fù)電的粒子是電子，帶正電的是正離子)。這些粒子從電離室縫S1飄出（飄出速度可視為0），隨即進入S1與S2之間的加速電場被加速，然后粒子從縫S2垂直進處入勻強磁場，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲向1、2時，粒子經(jīng)過半個圓周期后打在底片上的P點，己知縫S2與P之間的距離為d1=2.0cm。當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲向3、4時，粒子打在底片上的Q點，己知縫S2與Q點間在平行S2P方向上距離為d2=6.4cm。磁場寬度d=30cm。假設(shè)種子的質(zhì)量mn=mp，且約為電子質(zhì)量me的1800倍，即mn=mp=1800me。試確定這種氣體原子的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。

【答案】見解析

【解析】

當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲向1、2時，S1所在極板接電源負(fù)極，S2所在極板接電源正極，因此只有負(fù)離子（即電子）從電離室縫S1進入加速電場被加速，之后從縫S2垂直進入勻強磁場，依左手定則判斷出電子進入磁場時受洛侖茲力方向向右，由此可知電子打在P點。

電子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為

，

對于電子在磁場中運動：

電子在電場中加速：

解得

。

當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲向3、4時，S1所在極板接電源正極，S2所在極板接電源負(fù)極，因此只有正離子從電離室縫S1進入加速電場被加速，再從縫S2垂直進入勻強磁場。

如圖所示，設(shè)打到Q點的正離子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r2，根據(jù)幾何關(guān)系有：

解得

r2=73.5cm。

設(shè)正離子的質(zhì)量為m，同理得：

即

所以組成此氣體的原子的質(zhì)子數(shù)為1，中子數(shù)為2，此氣體原子是氫的同位素氚。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為60kg的滑雪運動員，在傾角θ為37°的斜坡頂端，從靜止開始自由下滑50m到達(dá)坡底，用時5s，然后沿著水平路面繼續(xù)自由滑行，直至停止，不計拐角處能量損失，滑板與斜面及水平面間的動摩擦因數(shù)相同，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：

⑴運動員下滑過程中的加速度大��；

⑵滑板與坡面間的滑動摩擦力大��；

⑶運動員在水平路面上滑行的時間。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時針運動時(v1<v2)，繩中的拉力分別為F1、F2，則下列說法正確的是( )．

A. 物體受到的摩擦力Ff1<Ff2

B. 物體所受摩擦力方向向右

C. F1=F2

D. 傳送帶速度足夠大時，物體受到的摩擦力可為0

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，有兩根足夠長的 平行光滑導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對豎直光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌間距L=lm。細(xì)金屬棒 ab和cd垂直于導(dǎo)軌靜止放置，它們的質(zhì)量m均為lkg，電阻R均為0.5Ω。cd棒右側(cè)lm處有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的矩形勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度B=1T，磁場區(qū)域長為s。以cd棒的初始位置為原點，向右為正方向建立坐標(biāo)系�，F(xiàn)用向右的水平變力F作用于ab棒上，力隨時間變化的規(guī)律為F=（0.25t+1）N，作用4秒后撤去F。撤去F之后ab棒與cd棒發(fā)生完全彈性碰撞，cd棒向右運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，空氣阻力不計。求：

（1）撤去力F的瞬間，ab棒的速度大小；

（2）若s=lm，求cd棒滑上右側(cè)豎直導(dǎo)軌，距離水平導(dǎo)軌的最大高度h；

（3）若可以通過調(diào)節(jié)磁場右邊界的位置來改變s的大小，求cd棒最后靜止時的位置x與s的關(guān)系。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】小明到九寨溝游覽后在整理照片時發(fā)現(xiàn)，許多風(fēng)景照片都有這樣的共性：如圖所示，池水淸澈見底，近處水面下的景物都看得很淸楚，而遠(yuǎn)處水面下的景物卻看不清楚，在遠(yuǎn)離岸邊的水面上只能看到山和樹木的倒影，且這些倒影明顯沒有真實景物那樣明亮。請說明上述兩種現(xiàn)象形成的原因。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】A和B兩質(zhì)點在同一直線上運動的v－t圖象如圖所示，已知在第3 s末兩個物體在途中相遇，則下列說法正確的是( )

A.出發(fā)時B在A前3 m處

B.兩物體從同一地點出發(fā)

C.5 s末兩個物體再次相遇

D.t＝0時兩物體的距離比t＝5 s時的大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了驗證機械能守恒定律，同學(xué)們設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置：

（1）實驗時，一組同學(xué)進行了如下操作：

①用天平分別測出重物A、B的質(zhì)量M1和M2 (A的質(zhì)量含擋光片、B的質(zhì)量含掛鉤，且M2>M1)，用螺旋測微器測出擋光片的寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d=___mm；

②將重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，一個同學(xué)用手托住重物B，另一個同學(xué)測量出____(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h，之后釋放重物B使其由靜止開始下落；

③記錄擋光片經(jīng)過光電門的時間Δt。

（2）如果系統(tǒng)(重物A、B)的機械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為____ (用質(zhì)量M1、M2，重力加速度為g，經(jīng)過光電門的時間為Δt，擋光片的寬度d和距離h表示結(jié)果)。

（3）實驗進行過程中，有同學(xué)對實驗作了改進，如圖乙所示，在B的下面掛上質(zhì)量為m的鉤碼，讓M1=M2=m，經(jīng)過光電門的速度用v表示，距離用h表示，仍釋放重物B使其由靜止開始下落，若系統(tǒng)的機械能守恒，則有=_____(已知重力加速度為g)。

（4）為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，以下建議中確實對提高準(zhǔn)確程度有作用的是（______）

A.繩的質(zhì)量要輕且盡可能光滑

B.在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好

C.盡量保證重物只沿豎直方向運動，不要搖晃

D.擋光片的寬度越小越好

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖(甲)所示,虛線右側(cè)存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外,正方形金屬線框電阻為R,邊長是L,自線框從左邊界進入磁場時開始計時,在外力作用下由靜止開始,以垂直于磁場邊界的恒定加速度a進入磁場區(qū)域,t1時刻線框全部進入磁場.規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流I的正方向.外力大小為F,線框中電功率的瞬時值為P,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,其中Pt圖像為拋物線.則圖中這些量隨時間變化的關(guān)系不正確的是 )

A.B.C.D.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，100匝的線圈（圖中只畫了2 匝）兩端A、B與一個理想電壓表相連。線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場，線圈中的磁通量在按右圖所示規(guī)律變化。下列說法正確的是

A.電壓表的示數(shù)為150V，A端接電壓表正接線柱

B.電壓表的示數(shù)為50.0V，A端接電壓表正接線柱

C.電壓表的示數(shù)為150V，B端接電壓表正接線柱

D.電壓表的示數(shù)為50.0V，B端接電壓表正接線柱

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案