【題目】如圖為近代物理實(shí)驗(yàn)室中研究帶電粒子的一種裝置。帶正電的粒子從容器A下方的小孔S不斷飄入電壓為U的加速電場(chǎng),經(jīng)過(guò)S正下方的小孔O后,沿SO方向垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打在相機(jī)底片D上并被吸收。已知DO在同一平面內(nèi),粒子在D上的落點(diǎn)到O的距離為x,不考慮粒子重力和粒子在小孔S處的速度。

(1)求粒子的比荷

(2)由于粒子間存在相互作用,從O進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在紙面內(nèi)將發(fā)生不同程度的微小偏轉(zhuǎn),其方向與豎直方向的最大偏角為α,若粒子速度大小相同,求粒子在D上的落點(diǎn)到O的距離最大值和最小值;

(3)實(shí)際上,加速電場(chǎng)的電壓也會(huì)發(fā)生微小變化(設(shè)電壓變化范圍為U±ΔU),從而導(dǎo)致進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子的速度大小也有所不同,F(xiàn)從容器A中飄入的粒子電荷量相同但質(zhì)量分別為m1、m2 (m1>m2),最終均能打在D上,若要使這兩種粒子的落點(diǎn)區(qū)域不重疊,則ΔU應(yīng)滿足什么條件?(粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與豎直方向的最大偏角仍為α)

【答案】(1) (2)最大值 最小值 (3)

【解析】(1)沿SO方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子,最后打在照相底片D的粒子;
粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng):qU=mv2
洛倫茲力提供向心力:qvB=m
落點(diǎn)到O的距離等于圓運(yùn)動(dòng)直徑:x=2R


所以粒子的比荷為:
(2)粒子在磁場(chǎng)中圓運(yùn)動(dòng)半徑

由圖象可知:粒子左偏θ角(軌跡圓心為O1)或右偏θ角(軌跡圓心為O2
落點(diǎn)到O的距離相等,均為L=2Rcosθ
故落點(diǎn)到O的距離
最大:Lmax=2R=x
最。Lmin=2Rcosα=xcosα
(3)①考慮同種粒子的落點(diǎn)到O的距離;
當(dāng)加速電壓為U+U、偏角θ=0時(shí),距離最大,
Lmax=2Rmax=
當(dāng)加速電壓為U-U、偏角θ=α時(shí),距離最小
Lmin=2Rmincosα=

cosα
②考慮質(zhì)量不同但電荷量相同的兩種粒子
R=m1>m2,知:R1>R2
要使落點(diǎn)區(qū)域不重疊,則應(yīng)滿足:L1min>L2max

cosα>

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】我國(guó)某同步衛(wèi)星在發(fā)射過(guò)程中經(jīng)過(guò)四次變軌進(jìn)入同步軌道.如圖為第四次變軌的示意圖,衛(wèi)星先沿橢圓軌道Ⅰ飛行,后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處實(shí)現(xiàn)變軌,由橢圓軌道Ⅰ進(jìn)入同步軌道Ⅱ,則該衛(wèi)星(  )

A. 在軌道Ⅱ上的周期比地球自轉(zhuǎn)周期大

B. 在軌道Ⅱ上的加速度比在軌道Ⅰ上任意一點(diǎn)的加速度大

C. 在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度小

D. 在軌道Ⅱ上的速度比在軌道Ⅰ上任意一點(diǎn)的速度大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲是某景點(diǎn)的山坡滑道圖片,技術(shù)人員通過(guò)測(cè)量繪制出如圖乙所示的示意圖。 AC 是滑道的豎 直高度,D 點(diǎn)是 AC 豎直線上的一點(diǎn),且有 AD=DE=20 m,滑道 AE 可視為光滑,滑行者從坡頂 A 點(diǎn) 由靜止開始沿滑道 AE 向下做直線滑動(dòng),則滑行者在滑道 AE上滑行的時(shí)間為

A. s

B. 2 s

C. s

D. 2s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電動(dòng)自行車是生活中重要的交通工 具,某品牌電動(dòng)自行車的銘牌如下:當(dāng)蓄電池充滿電量后,根 據(jù)此銘牌中相關(guān)數(shù)據(jù),下列說(shuō)法不正確的是

A. 該車的額定時(shí)速約為 20km/h

B. 該車的額定功率約為4.32×102W

C. 該車約能行駛 2.4h

D. 該車一次充滿電所儲(chǔ)存的電能約為1.56×106J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】(1)某次做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備了以下器材用以下器材可以做下列哪些實(shí)驗(yàn)____________

A.探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律

B.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

C.探究求合力的方法

D.探究做功與速度變化的關(guān)系

(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)時(shí),提供了鐵架臺(tái)、夾子、導(dǎo)線、紙帶等器材。為完成此實(shí)驗(yàn),除 了所給的器材,從下圖還必須選取的實(shí)驗(yàn)器材是________,可選擇的實(shí)驗(yàn)器材是___________。(填字母代號(hào)

A.B.C.D.E.F.G.

(3)下列方法有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是__________________

A.在重錘的正下方地面鋪海綿

B.必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開始計(jì)算驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒

C.重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),重物必須從同一位置開始下落

D.重物的密度盡量大一些。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶研究,如圖示每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)還沒(méi)有畫出。其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。其中S1=7.05cm,S2=7.68cm,S3=8.33cm,S4=8.95cm,S5=9.61cm,S6=10.26cm,

(1)紙帶中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔是__________s

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為______m/s,小車的加速度為_______m/s2(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量為m0.02 kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ=37°的平行放置的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的寬度d0.2 m,桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下,如圖所示.現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭,試求出為使桿ab靜止不動(dòng),通過(guò)ab桿的電流范圍為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪懸掛兩物體Mm,且Mm,不計(jì)摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(

A. M、m各自的機(jī)械能分別守恒

B. M減少的機(jī)械能大于m增加的機(jī)械能

C. M減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能

D. Mm組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P快進(jìn)入市區(qū)時(shí),司機(jī)減小了油門,使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.下面四個(gè)圖象中,哪個(gè)圖象正確表示了從司機(jī)減小油門開始,汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系( )

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案