“太空粒子探測(cè)器”是由加速、偏轉(zhuǎn)和收集三部分組成，其原理可簡化如下：如圖1所示，輻射狀的加速電場(chǎng)區(qū)域邊界為兩個(gè)同心平行半圓弧面，圓心為O，外圓弧面AB的半徑為L，電勢(shì)為φ1，內(nèi)圓弧面CD的半徑為，電勢(shì)為φ2。足夠長的收集板MN平行邊界ACDB，O到MN板的距離OP=L。假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子，它們能均勻地吸附到AB圓弧面上，并被加速電場(chǎng)從靜止開始加速，不計(jì)粒子間的相互作用和其它星球?qū)αＷ右Φ挠绊憽Ｇ螅?/p>

（1）粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大��；

（2）如圖2所示，在邊界ACDB和收集板MN之間加一個(gè)半圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓心為O，半徑為L，方向垂直紙面向內(nèi)，則發(fā)現(xiàn)從AB圓弧面收集到的粒子經(jīng)O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后有2/3能打到MN板上（不考慮過邊界ACDB的粒子再次返回），求所加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

（3）同上問，從AB圓弧面收集到的粒子經(jīng)O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后均不能到達(dá)收集板MN，求磁感應(yīng)強(qiáng)度所滿足的條件。


（1）（4分）帶電粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)，由動(dòng)能定理，（2分）

又U=φ1φ2         （1分）

所以：    （1分）

（2）（5分）從AB圓弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上，剛好不能打到MN上的粒子從磁場(chǎng)中出來后速度方向與MN平行，則入射的方向與AB之間的夾角是60°，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖1，軌跡圓心角θ=60°（1分）

根據(jù)幾何關(guān)系，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=L （2分）

由牛頓第二定律得：  （1分）

聯(lián)立解得：    （1分）

（3）（5分）當(dāng)沿OD方向的粒子剛好打到MN上，則由幾何關(guān)系可知，（2分）

由牛頓第二定律得：  （1分）

得：（1分），即（1分）


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


某學(xué)習(xí)小組利用伏安法測(cè)定某根2B鉛筆芯的電阻（阻值約5Ω)，實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)G改裝的電壓表V，A為電流表，E為電池組（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻很�。�，S為開關(guān)，R為滑動(dòng)變阻器。

(1)已知靈敏電流計(jì)G的滿偏電流Ig=300μA，內(nèi)阻rg=500Ω，若要使改裝后的電壓表滿偏電壓為3V，應(yīng)串聯(lián)一只       kΩ的定值電阻R0。

(2)實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：

電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約為1.0Ω）

電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）

滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值10Ω，額定電流2A）

滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值2kΩ，額定電流0.5A）

為順利完成實(shí)驗(yàn)，電流表應(yīng)選用       ，滑動(dòng)變阻器應(yīng) 選用    。

(3)某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。

測(cè)量次數(shù)

1

2

3

4

5

6

改裝表V的讀數(shù)U/V

0.80

1.10

1.40

1.70

2.00

2.30

電流表A的讀數(shù)I/A

0.17

0.24

0.30

0.37

0.43

0.50

請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中繪出U-I圖像，根據(jù)圖像可得2B鉛筆芯的電阻R=   Ω（結(jié)果保留兩位小數(shù)）；

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止.人與雪橇的總質(zhì)量為70kg.表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題：

(1)人與雪橇從A到B的過程中，損失的機(jī)械能為多少？

(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小.( g=10m/s2)

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，兩水平放置的平行金屬板a、b，板長L=0.2m，板間距d=0.2m．兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U，且保證a板帶負(fù)電，b板帶正電，忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)．在金屬板右側(cè)有一磁場(chǎng)區(qū)域，其左右總寬度s=0.4m，上下范圍足夠大，磁場(chǎng)邊界MN和PQ均與金屬板垂直，磁場(chǎng)區(qū)域被等寬地劃分為n（正整數(shù)）個(gè)豎直區(qū)間，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=5×10﹣3T，方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外…．在極板左端有一粒子源，不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷=1×108C/kg、初速度為v0=2×105m/s的帶正電粒子．忽略粒子重力以及它們之間的相互作用．

（1）當(dāng)取U何值時(shí)，帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度偏向角最大；

（2）若n=1，即只有一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)間，其方向垂直紙面向外，則當(dāng)電壓由0連續(xù)增大到U過程中帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度；

（3）若n趨向無窮大，則偏離電場(chǎng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且AB=BC，電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢(shì)分別為、、，AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有

   A．>>     B．EA>EB>EC

     C．UAB<UBC                   D．UAB=UBC                  

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R＝10cm的四分之一圓弧，AB與水平面屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)．由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1＝，n2＝。

   ①判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；

   ②求兩個(gè)亮斑間的距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，物體B的上表面水平，B上面載著物體A，當(dāng)它們一起沿固定斜面C勻加速下滑的過程中物體A受力是

   A．只受重力

   B．只受重力和支持力

   C．有重力、支持力和摩擦力

   D．有重力、支持力、摩擦力和斜面對(duì)它的彈力

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，力F垂直作用在傾角為α的三角滑塊上，滑塊沒被推動(dòng)，則滑塊受到水平地面的靜摩擦力大小為(　　)

A．0                                    B．Fcosα 

C．Fsinα                               D．Ftanα

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科目：高中物理 來源： 題型：


電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應(yīng)用了．下面正確的是(　　)

A．手機(jī)通話使用的無線電波，波長比可見光長

B．銀行的驗(yàn)鈔機(jī)和家用電器的遙控器發(fā)出的光都是紫外線

C．微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應(yīng)

D．機(jī)場(chǎng)、車站用來檢查旅客行李包的透視儀是利用X射線的穿透本領(lǐng)

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