【題目】為了準(zhǔn)確測量宇宙射線的中帶電粒子組成,可以在軌道空間站上安裝太空粒子探測器"和質(zhì)譜儀。某種太空粒子探測器"由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成,其原理可簡化為圖甲所示。環(huán)形薄層區(qū)域內(nèi)有輻射狀的加速電場,電場的邊界為兩個同心圓,圓心為,外圓的半徑為 ( 圖中比例是示意圖, 遠(yuǎn)小于),內(nèi)圓半徑,外圓與內(nèi)圓間電勢差為。內(nèi)圓內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。收集裝置是以O為圓心,半徑為的圓形收集板可以吸收打在板上粒子。假設(shè)有一質(zhì)量為、電荷量為的帶正電粒子,從加速電場的外圓邊界由靜止開始加速,粒子進(jìn)入磁場后,發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在收集板上并被吸收,不考慮粒子間相互作用及收集板上電荷的作用。

(1)求粒子剛到達(dá)內(nèi)圓時(shí)速度的大小;

(2)若改變內(nèi)圓中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,帶電粒子剛好沒有被收集板吸收而在探測器內(nèi)做周期性運(yùn)動,求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,并求出帶電粒子運(yùn)動的周期(不計(jì)粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間);

(3)現(xiàn)太空粒子探測器收集到質(zhì)量分別為、電荷量均為的兩種粒子,粒子從靜止開始經(jīng)圖乙所示的電壓為的加速電壓加速后通過狹縫并垂直磁場邊界進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場中,最后打在位于磁場邊界處的照相底片上,磁場垂直紙面向外,不考慮粒子間的相互作用,若粒子進(jìn)入磁場時(shí)與垂直磁場邊界的方向可能存在0的角度偏差,要使兩種粒子在底片上沒有重疊,求狹縫的寬度滿足的條件。

【答案】(1) (2)

【解析】

由題意可知考查帶電粒子在組合場中的運(yùn)動規(guī)律,根據(jù)牛頓第二定律、動能定理結(jié)合幾何關(guān)系分析計(jì)算可得。

(1) 由動能定理

(2)粒子進(jìn)入磁場中做圓周運(yùn)動由幾何關(guān)系得:

對應(yīng)的圓運(yùn)動周期

粒子完成一次圓弧運(yùn)動對應(yīng)的張角是,對應(yīng)的磁場半徑張角是,可得粒子完成一-次周期性運(yùn)動總時(shí)間為

(3)兩種粒子在磁場中運(yùn)動半徑分別為

兩種粒子底片上不重疊有

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】如圖所示電路,已知R3=4Ω,閉合電鍵,安培表讀數(shù)為0.75A,伏特表讀數(shù)為2V,經(jīng)過一段時(shí)間,一個電阻斷路,使安培表讀數(shù)變?yōu)?/span>0.8A,伏特表讀數(shù)變?yōu)?/span>3.2V,則根據(jù)上述提供的已知條件,可以推出的結(jié)論是(  )

A.發(fā)生斷路的電阻是R3

B.發(fā)生斷路的電阻是R4

C.能算出R4的阻值

D.能算出電源的電動勢

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【題目】A為水平放置的膠木圓盤,在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行,其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合,如圖所示,F(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動,則

A.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力減小

B.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相同,絲線受到的拉力增大

C.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力減小

D.金屬環(huán)B的感應(yīng)電流方向與箭頭所示方向相反,絲線受到的拉力增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有一個帶電荷量q=1.5×106C的點(diǎn)電荷,從某電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電荷克服靜電力做6×104J的功,從B點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力對電荷做9×104J的功,問:

(1) AC間電勢差為多少?

(2)如以B點(diǎn)電勢為零,則AC兩點(diǎn)的電勢為多少?電荷在A點(diǎn)的電勢能為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證動能定理表達(dá)式。水平氣墊導(dǎo)軌上A處固定安裝一個光電門,滑塊上固定一遮光條,滑塊前端固定拉力傳感器并通過細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端定滑輪與鉤碼相連,滑塊從靜止釋放,釋放時(shí)遮光條位于氣墊導(dǎo)軌上位置的上方.

(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度,如圖所示,則 =_____ .

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)接通氣源穩(wěn)定后,滑塊靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間差為,測得滑塊(包括遮光條)與拉力傳感器的總質(zhì)量為,為了測量拉力對滑塊做的功,需要測量和記錄的物理量是__________ (寫出物理量及對應(yīng)的符號),若滑塊運(yùn)動過程中表達(dá)式_________在誤差允許的范圍內(nèi)成立,即可驗(yàn)證動能定理。

(3)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是____(請?zhí)顚戇x 項(xiàng)前對應(yīng)的字母).

A.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌到水平狀態(tài)

B.應(yīng)使滑塊(包括遮光條)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量

C.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>

D.應(yīng)使?fàn)恳瑝K的細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,固定的凹槽表面光滑水平,其內(nèi)放置一U形滑板N,滑板兩端為半徑R0.45 m1/4光滑圓弧面,AD分別是圓弧的端點(diǎn),BC段表面水平、粗糙,與兩圓弧相切,B、C為相切點(diǎn)。小滑塊P1P2的質(zhì)量均為m,滑板的質(zhì)量M4 m。P1、P2BC面的動摩擦因數(shù)分別為μ10.10μ20.40,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。開始時(shí)滑板N緊靠凹槽的左端,P2靜止B點(diǎn),P1v04.0 m/s的初速度從A點(diǎn)沿圓弧自由滑下,在B點(diǎn)與P2發(fā)生彈性碰撞,碰后P1、P2的速度交換。當(dāng)P2滑到C點(diǎn)時(shí),滑板N恰好與凹槽的右端相碰并與凹槽粘牢,P2則繼續(xù)滑動,到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度剛好為零。P1P2視為質(zhì)點(diǎn),取g10 m/s2.問:

P2BC段向右滑動時(shí),滑板的加速度為多大?

BC長度為多少?

N、P1P2最終靜止后,P1P2間的距離為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,ACB是一個半徑為R的半圓柱面的橫截面,直徑AB水平,C為截面上的最低點(diǎn),AC間有一斜面,從A點(diǎn)以大小不同的初速度v1v2沿AB方向水平拋出兩個小球,ab,分別落在斜面AC和圓弧面CB上,不計(jì)空氣阻力,下列判斷正確的是(

A. 初速度v1可能大于v2

B. a球的飛行時(shí)間可能比b球長

C. v2大小合適,可使b球垂直撞擊到圓弧面CB

D. a球接觸斜面前的瞬間,速度與水平方向的夾角為45°

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【題目】某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn).所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20m).

完成下列填空:

(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00kg;

(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為_____ kg;

(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè).此過程中托盤秤的最大示數(shù)為1.81Kg,車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為______m/s.(重力加速度大小取9.8m/s2,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,虛線a、b、c是電場中的三個等勢面,相鄰等勢面間的電勢差相同,實(shí)線為個帶電的質(zhì)點(diǎn)在僅受電場力作用下,通過該區(qū)域的運(yùn)動軌跡,P、Q是軌跡上的兩點(diǎn)。下列說法中正確的是

A. 帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的動能比通過Q點(diǎn)時(shí)小

B. 帶電質(zhì)點(diǎn)一定是從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動

C. 帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過Q點(diǎn)時(shí)小

D. 三個等勢面中,等勢面a的電勢最高

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