【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖,M為粒子加速器,電壓為U1=5000V;N為速度選擇器,磁場與電場正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.2T,板間距離為d=0.06m;P為一個邊長為l的正方形abcd的磁場區(qū),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=0.1T,方向垂直紙面向外,其中dc的中點(diǎn)S開有小孔,外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏.今有一比荷為 =108C/kg的正離子從靜止開始經(jīng)加速后,恰好通過速度選擇器,從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場區(qū),正離子剛好經(jīng)過小孔S 打在熒光屏上.求:

(1)粒子離開加速器時(shí)的速度v;
(2)速度選擇器的電壓U2;
(3)正方形abcd邊長l.

【答案】
(1)解:粒子經(jīng)加速電場U1加速,獲得速度v,由動能定理得:

qU1= mv2

解得v= m/s.

答:粒子離開加速器時(shí)的速度是1×106m/s;


(2)解:在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動,電場力與洛侖茲力平衡得

Eq=qvB1

得:U2=B1dv=0.2×0.06×1×106V=1.2×104V

答:速度選擇器的電壓是1.2×104V;


(3)解:在B2中作圓周運(yùn)動,洛侖茲力提供向心力,有 ,

故粒子在B2磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑:r= = =0.1m.

由幾何關(guān)系:

所以,正方向的邊長: m

答:正方形abcd邊長是0.16m.


【解析】掌握質(zhì)譜儀的原理,粒子加速器中加速時(shí)根據(jù)動能定理:qU1= mv2 ;帶電粒子在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動,電場力與洛侖茲力平衡得Eq=qvB1;

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】從同一地點(diǎn)同時(shí)開始沿同一方向做直線運(yùn)動的兩個物體Ⅰ、Ⅱ的速度圖象如圖所示。在0t0時(shí)間內(nèi),下列說法中正確的是( )

A. Ⅱ兩個物體的平均速度大小都是

B. 、Ⅱ兩物體的位移都不斷增大

C. 、Ⅱ兩個物體所受的合外力都在不斷減小

D. Ⅰ物體所受的合外力不斷增大,Ⅱ物體所受的合外力不斷減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道,半徑OA水平、OB豎直,一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落,小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí),對軌道的壓力為其重力的一半.已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運(yùn)動過程中( )

A.機(jī)械能減少mgR
B.動能增加 mgR
C.克服摩擦力做功 mgR
D.合外力做功 mgR

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某探究性學(xué)習(xí)小組對一輛自制遙控車的性能進(jìn)行研究.他們讓這量小車在水平地面上由靜止開始運(yùn)動,并將小車運(yùn)動的全過程記錄下來,通過數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v﹣t圖象,已知小車在0~t1時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動,t1~10s時(shí)間內(nèi)小車牽引力的功率保持不變,7s末到達(dá)最大速度,在10s末停止遙控讓小車自由滑行,小車質(zhì)量m=0.5kg,整個過程中小車受到的阻力f大小不變.則以下說法正確的是( )

A.小車勻加速直線運(yùn)動時(shí)牽引力大小為3N
B.小車勻加速直線運(yùn)動的時(shí)間t1=2s
C.小車所受阻力f的大小為2N
D.t1~10s內(nèi)小車牽引力的功率P為6W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一質(zhì)點(diǎn)的位移﹣﹣時(shí)間圖象為如圖所示的一段拋物線,其方程為x=﹣20t2+40t,則有關(guān)說法正確的是( )

A.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動

B.質(zhì)點(diǎn)做加速度先減小后增大的直線運(yùn)動

C.質(zhì)點(diǎn)做加速度大小為40m/s2的勻變速直線運(yùn)動

D.質(zhì)點(diǎn)在0~1s內(nèi)的平均速度大于20m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一矩形金屬框架與水平面成角θ=37°,寬L=0.4m,上、下兩端各有一個電阻R0=2Ω,框架其它部分的電阻不計(jì),框架足夠長,垂直于金屬框平面的方向有一向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.a(chǎn)b為金屬桿,與框架良好接觸,其質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=1.0Ω,桿與框架的動摩擦因數(shù)μ=0.5.桿ab由靜止開始下滑,在速度達(dá)到最大的過程中,框架上端電阻R0中產(chǎn)生的熱量Q0=0.5J.(取g=10m/s2 , sin37°=0.6).求:

(1)流過R0的最大電流;
(2)從開始到速度達(dá)到最大的過程中,ab桿沿斜面下滑的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是一個質(zhì)點(diǎn)做勻速變速直線運(yùn)動的 x﹣t 圖象中的一段,從圖中所給的數(shù)據(jù)可以確定(

A. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動過程中經(jīng)過圖線上 P 點(diǎn)所對應(yīng)位置時(shí)的速度一定大于 2m/s

B. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動過程中 t=3.5s 時(shí)的速度等于 2m/s

C. 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動過程中 t=3.5s 時(shí)的速度小于 2m/s

D. 以上說法均不正確

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖(a)左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中R=55Ω,A、V為理想電流表和電壓表,若原線圈接入如圖(b)所示的正弦交變電壓,電壓表的示數(shù)為110V,下列表述正確的是( )

A.電流表的示數(shù)為2A
B.原、副線圈匝數(shù)比為1:2
C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值
D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖為俯視圖,虛線MN右側(cè)存在一個豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,電阻為R,質(zhì)量為m,邊長為L的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上,ab邊在磁場外側(cè)緊靠MN虛線邊界.當(dāng)線框以初速度v0穿出磁場過程中,安培力對線框所做的功為W,求:

(1)初速度v0時(shí)刻,線框中感應(yīng)電流I的大小和方向;
(2)線框cd邊穿出磁場時(shí)的速度v;
(3)線框穿出磁場一半過程中,通過線框截面的電量q.

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