练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    （20分）对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。

    （1）求加速电场的电压U；

    （2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；

    （3）实际上加速电压的大小会在U+ΔU范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

     

    【答案】

    （1）（2）（3）0.63%

    【解析】解：（1）设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v，由动能定理得：

    qU = mv2

    离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：

    qvB=

    解得：U =

    （2）设在t时间内收集到的离子个数为N，总电荷量Q = It

    Q = Nq

    M = Nm =

    （3）由以上分析可得：R =

    设m/为铀238离子质量，由于电压在U±ΔU之间有微小变化，铀235离子在磁场中最大半径为：Rmax =

    铀238离子在磁场中最小半径为：Rmin =

    这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为：Rmax<Rmin

    即：<

    得：<

    <

    其中铀235离子的质量m = 235u（u为原子质量单位），铀238离子的质量m，= 238u

    则：<

     解得：<0.63%

     

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义．如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动．离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I．不考虑离子重力及离子间的相互作用．
    （1）求加速电场的电压U；
    （2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；
    （3）实际上加速电压的大小会在U±△U范围内微小变化．若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，
    △UU
    应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动。离子进行半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。

    （1）       求加速电场的电压U：

    （2）       求出离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；

    （3）       实际上加速电压的大小会在U   范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2012年普通高等学校招生全国统一考试理综物理（天津卷带解析） 题型：计算题

    （20分）对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。

    （1）求加速电场的电压U；
    （2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；
    （3）实际上加速电压的大小会在U+ΔU范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2012年天津市高考物理试卷（解析版） 题型：解答题

    对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义．如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动．离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I．不考虑离子重力及离子间的相互作用．
    （1）求加速电场的电压U；
    （2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；
    （3）实际上加速电压的大小会在U±△U范围内微小变化．若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案