【题目】在如图所示的装置中,离子源A可提供速度很小的正离子(其速度可视为零),经加速电压加速后从S点进入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外,虚线框为磁场区域的边界线,在磁场作用下,离子沿半个圆周运动后射出磁场,射出点P到S的距离用x表示。
(1)当离子源提供的是单一种类的第一种离子时,P到S的距离为x1,当离子源提供的是单一种类的第二种离子时,P到S的距离为x2,已知x1/x2=a。试求这两种离子在磁场中运动的时间之比。
(2)若离子源A提供的是由H+、D+、4He+、H2+混合而成的多种离子,又通过速度选择器使各种离子的速度的速率都为v,当这些离子从S点进入匀强磁场后,从磁场射出时可分离出哪几种离子束?若v=2.0×106m/s,B=0.50T,元电荷e=1.60×10-19C,质子质量mP=1.68×10-27kg,试求各种离子出点P到S的距离。
【答案】(1)(2)
【解析】试题分析:对粒子根据动能定理求出速度,在根据洛伦兹力提供向心力,求出半径和周期表达式,根据题意即可解题;x取决于粒子的电荷量与质量的比值,找出这几种粒子的比荷关系即可解题。
(1)设加速电压为U,电量为q,加速后的速度为v,
根据动能定理得:
粒子进入磁场后。在洛伦兹力的作用下做圆周运动,半径为R,磁感应强度为B.
则有: 周期为:
设两种粒子的电荷量分别为q1、q2,质量分别为m1、m2,进入磁场的速度分别为v1、v2
根据题意得:
以上联立解得:
(2)x取决于粒子的电荷量与质量的比值,可以看出氘核(D+)氢分子粒子(H2+)的电荷量与质量的比值相同,他们将从同一点射出磁场,这两种离子束不能被磁场分开,而质子和氦粒子的电荷量与质量的比值不相同,也与氘核和氢分子粒子的不同,他们将从不同点射出磁场,可以单独分离出来,故可获得质子束流、氦离子流、氘核与氢分子粒子混合的束流,共三种束流。把有关数据代入得:
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【题目】关于布朗运动,下列说法中正确的是( )
A. 说明了悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度无关
B. 观察时间越长,布朗运动越显著
C. 布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动
D. 布朗运动反映了液体分子无规则的运动
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【题目】如图,两条间距L=0.5m且足够长的平行光滑金属直导轨,与水平地面成30°角固定放置,磁感应强度B=0.4T的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上,质量
、
的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上,两金属棒的总电阻r=0.2Ω,导轨电阻不计。ab在沿导轨所在斜面向上的外力F作用下,沿该斜面以
的恒定速度向上运动。某时刻释放cd, cd向下运动,经过一段时间其速度达到最大。已知重力加速度g=10m/s2,求在cd速度最大时,
(1)abcd回路的电流强度I以及F的大小;
(2)abcd回路磁通量的变化率以及cd的速率。
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【题目】在“探究做功与速度变化的关系”的实验中,某小组同学组装了如图所示装置,PQ为一块倾斜放置的木板,将带有遮光片的小车从斜面上不同位置由静止释放,在斜面底端Q处固定有一个光电门,测出小车从开始运动到经过光电门处的距离L及小车经过光电门处遮光片的挡光时间t,就能完成合外力做功与速度变化的关系探究。
(1)某同学为了寻找合外力做功与速度变化的关系,测出了几组L与t的数值,在坐标纸
上画出了图象如图所示。在实验中需要保持不变的是(_____)
A.小车的释放位置 B.小车的质量
C.导轨倾斜的角度 D.光电门的位置
(2)他为了更加直观的判断做功与速度变化的关系,在处理数据时,按照猜想他需要重新作图。下一步应该尝试做出___________图象。
(3)在此实验中,木板对小车的摩擦力的大小,会不会影响实验结论?为什么?
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【题目】如图为某一物理量y,随另一物理量x变化的函数图象,关于该图象与坐标轴所围面积(图中阴影部分)的物理意义,下列说法中正确的是
A. 若图象表示加速度随时间的变化,则面积等于质点在相应时间内的位移
B. 若图象表示力随位置的变化,则面积等于该力在相应位移内的冲量
C. 若图象表示力随时间的变化,则面积等于该力在相应时间内的冲量
D. 若图象表示电容器充电电流随时间的变化,则面积等于相应时间内电容器储存的电能
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【题目】用如图的装置研究光电效应现象,当用光子能量为3.0 eV的光照射到光电管上时,电流表G的读数为0.2 mA,移动变阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于0.7V时,电流表读数为0,则
A. 光电管阴极的逸出功为2.3eV
B. 所有光电子的初动能为0.7eV
C. 电键K断开后,仍有电流流过电流表G
D. 改用能量为1.5eV的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小
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【题目】下列物体运动现象属于离心运动现象的是
A. 火箭加速升空 B. 洗衣机脱水
C. 航天员漂浮在空间站中 D. 卫星受稀薄空气影响圆周运动轨道越来越低
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【题目】下列说法中正确的是 ( )
A. 物体在恒力作用下一定作直线运动
B. 若物体的速度方向和加速度方向总在同一直线上,则该物体可能做曲线运动
C. 物体在恒力作用下不可能作匀速圆周运动
D. 物体在始终与速度垂直的力的作用下一定作匀速圆周运动
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【题目】如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距d=1.0m,导轨平面与水平面夹角,导轨上端跨接一定值电阻
,导轨电阻不计。整个装置处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=1.0T的匀强磁场中,金属棒ef垂直于MN、PQ静止放置,且与导轨保持良好接触,其长度刚好为d、质量
=0.10kg、电阻
,距导轨底端的距离
。另一根与金属棒平行放置的绝缘棒gh长度也为d,质量为
=0.05kg,从轨道最低点以速度
=10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰(碰撞时间极短),碰后金属棒沿导轨上滑一段距离后再次静止,此过程中流过金属棒的电荷量q=0.1C且测得从碰撞至金属棒静止过程中金属棒上产生的焦耳热Q=0.05J。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为
,g=10m/s2。求:
(1)碰后金属棒ef沿导轨上滑的最大距离;
(2)碰后瞬间绝缘棒gh的速度;
(3)金属棒在导轨上运动的时间Δt。
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