圖1所示的裝置中，粒子源A產(chǎn)生的初速為零、比荷為的正離子沿軸線進入一系列共軸且長度依次增加的金屬圓筒，奇數(shù)和偶數(shù)筒分別連接在周期為T、最大值為U0的矩形波電源兩端，電源波形如圖2所示，離子在每個圓筒內(nèi)做勻速直線運動的時間等于交變電源的半個周期，在相鄰兩筒之間受電場力作用被加速（加速時間不計）.離子離開最后一個圓筒后垂直于邊OE進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，最后從 OF邊出射.（不計離子所受重力）

（1）求離子在第一個金屬筒內(nèi)的速率.

（2）求離子在第n個筒內(nèi)的速率及第n個筒的長度.

（3）若有N個金屬筒，求離子在磁場中做圓周運動

的半徑.

（4）若比荷為的離子垂直于OF邊出射，要使比

荷為的離子也能垂直于OF邊出射，求電源電壓最

大值的改變量以及磁感應(yīng)強度的改變量.

 

 

【答案】

（1） ......

（2）..

（3） .

（4）....

 

【解析】（1）設(shè)離子在第n個筒內(nèi)的速度為，在每個筒內(nèi)受到電場力做功為，

根據(jù)動能定理  .......（2分）

    .......（3分）

解得   .......（2分）

（2）設(shè)第n個筒的長度為，

.......（3分）

（3）設(shè)粒子在磁場中做圓周運動的半徑為，有

 .......（3分）

（4）需要使離子加速后也獲得的速度，設(shè)比荷為離子的加速電壓為有......（2分）

得....（2分）

設(shè)的離子在磁場中做圓周運動的半徑為，要使的離子在磁場中同樣在S點射出，

有.......（1分）      .......（1分）

 

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

選做題（請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑，如都作答則按A、B兩小題評分．）
A．（選修模塊3-3）
（1）下列說法中正確的是
ABD
ABD

A、被活塞封閉在氣缸中的一定質(zhì)量的理想氣體，若體積不變，壓強增大，則氣缸在單位面積上，單位時間內(nèi)受到的分子碰撞次數(shù)增加
B、晶體中原子（或分子、離子）都按照一定規(guī)則排列，具有空間上的周期性
C、分子間的距離r存在某一值r0，當r大于r0時，分子間斥力大于引力；當r小于r0時分子間斥力小于引力
D、由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢
（2）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生如圖所示的狀態(tài)變化，狀態(tài)A與狀態(tài)B 的體積關(guān)系為VA
小于
小于
VB（選填“大于”、“小于”或“等于”）； 若從A狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中氣體對外做了100J的功，則此過程中
吸熱
吸熱
（選填“吸熱”或“放熱”）

（3）在“用油膜法測量分子直徑”的實驗中，將濃度為η的一滴油酸溶液，輕輕滴入水盆中，穩(wěn)定后形成了一層單分子油膜．測得一滴油酸溶液的體積為V0，形成的油膜面積為S，則油酸分子的直徑約為
6S3
πη2
V
2
0
6S3
πη2
V
2
0
；如果把油酸分子看成是球形的（球的體積公式為V=
1
6
πd3，d為球直徑），計算該滴油酸溶液所含油酸分子的個數(shù)約為多少．
B．（選修模塊3-4）（12分）
（1）下列說法中正確的是
C
C

A、光的偏振現(xiàn)象證明了光波是縱波
B、在發(fā)射無線電波時，需要進行調(diào)諧和解調(diào)
C、在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象
D、考慮相對論效應(yīng)，一條沿自身長度方向運動的桿其長度總比桿靜止時的長度長
（2）一列橫波沿x軸正方向傳播，在t0=0時刻的波形如圖所示，波剛好傳到x=3m處，此后x=1m處的質(zhì)點比x=-1m處的質(zhì)點
后
后
（選填“先”、“后”或“同時”）到達波峰位置；若該波的波速為10m/s，經(jīng)過△t時間，在x軸上-3m～3m區(qū)間內(nèi)的波形與t0時刻的正好相同，則△t=
0.4nsn=1.2.3…
0.4nsn=1.2.3…
．

（3）如圖所示的裝置可以測量棱鏡的折射率，ABC表示待測直角棱鏡的橫截面，棱鏡的頂角為α，緊貼直角邊AC是一塊平面鏡，一光線SO射到棱鏡的AB面上，適當調(diào)整SO的方向，當SO與AB成β角時，從AB面射出的光線與SO重合，則棱鏡的折射率n為多少？

C．（選修模塊3-5）
（1）下列說法正確的是
AC
AC
．
A、黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)
B、普朗克提出了物質(zhì)波的概念，認為一切物體都具有波粒二象性．
C、波爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化
D、氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小
（2）如圖所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路．圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極．現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0V；則光電管陰極材料的逸出功為
4.5
4.5
eV，現(xiàn)保持滑片P位置不變，增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)
為零
為零
．（選填“為零”、或“不為零”）
（3）快中子增殖反應(yīng)堆中，使用的核燃料是钚239，裂變時釋放出快中子，周圍的鈾238吸收快中子后變成鈾239，鈾239（92239U）很不穩(wěn)定，經(jīng)過
2
2
次β衰變后變成钚239（94239Pu），寫出該過程的核反應(yīng)方程式：
92239U→94239Pu+2-10e
92239U→94239Pu+2-10e
．設(shè)靜止的鈾核92239U發(fā)生一次β衰變生成的新核質(zhì)量為M，β粒子質(zhì)量為m，釋放出的β粒子的動能為E0，假設(shè)衰變時能量全部以動能形式釋放出來，求一次衰變過程中的質(zhì)量虧損．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)（1）用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時，電流表G示數(shù)不為0，移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于時0.7V，電流表示數(shù)為0，則
 

A．光電管陰極的逸出功為1.8eV
B．電鍵k斷開后，有電流流過電流表G
C．光電子的最大初動能為0.7eV
D．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小
（2）下列說法正確的是
 

A．甲、乙兩個物體組成一系統(tǒng)，甲、乙所受合外力不均為零，則系統(tǒng)的動量不可能守恒
B．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能要大
C．波粒二象性中的波動性是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為，這種波動性與機械波在本質(zhì)上是不同的
D．欲使處于基態(tài)的氫原子電離，可以用動能為13.7eV的電子去碰撞
E．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆遜在α粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出的
F．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)是
 
9
4
Be+
 
4
2
He→
 
12
6
C+
 
1
0
n
G．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個核子之間都存在核力作用
H．β衰變說明了β粒子（電子）是原子核的組成部分
（3）質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩個小球在光滑的水平面上分別以速度v1、v2同向運動并發(fā)生對心碰撞，碰后B球被右側(cè)的墻原速彈回，又與A相碰，碰后兩球都靜止，則第一次碰后A球的動量大小PA
 
（填“＞”“=”或“＜”）B球動量大小PB，第一次碰后B球速度為
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

圖1所示為某種實際發(fā)射無線電波的裝置示意圖.高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩電流如圖2甲所示，回路中串聯(lián)一個碳粒話筒，當聲音波形如圖2乙所示時，使振膜振動，振膜內(nèi)的碳粒被壓緊和放松，阻值發(fā)生變化，同時使高頻振蕩電流的幅度發(fā)生變化，實現(xiàn)調(diào)幅，發(fā)射出去的電磁波是圖3中的哪一個（    ）

圖1

圖2

圖3

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

 選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題紙上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑．如都作答則按A、B兩小題評分)

A．(選修模塊3—3)  (12分)

⑴有以下說法，其中正確的是         ．

A．在兩分子間距離增大的過程中，分子間的作用力減小

B．布朗運動反映了花粉小顆粒內(nèi)部分子的無規(guī)則運動

C．晶體一定具有規(guī)則形狀，且有各向異性的特征

D．溫度、壓力、電磁作用等可以改變液晶的光學性質(zhì)

⑵一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A(p1、V1)開始做等壓膨脹變化到

狀態(tài)B(p1、V2)，狀態(tài)變化如圖中實線所示．此過程中氣體對外做的功為  ▲ ，氣體分

子的平均動能  ▲  （選填“增大”“減小”或“不變”）， 氣體 ▲ （選填“吸收”或“放出”）

熱量．

⑶已知地球的半徑R，地球表面的重力加速度g，大氣壓強p0，空氣的平均摩爾質(zhì)量為M，

阿伏加德羅常數(shù)NA．請結(jié)合所提供的物理量估算出地球周圍大氣層空氣的分子數(shù)．

B．(選修模塊3—4) (12分)

⑴下列說法正確的是   ▲  

A．泊松亮斑有力地支持了光的微粒說，楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說。

B．從接收到的高頻信號中還原出所攜帶的聲音或圖像信號的過程稱為解調(diào)

C．當波源或者接受者相對于介質(zhì)運動時，接受者會發(fā)現(xiàn)波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。

D．考慮相對論效應(yīng)，一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿

  靜止時的長度小

⑵如圖所示，為黃光、藍光分別通過同一干涉裝置形成的干涉條紋中心部

分。則圖甲為  ▲  產(chǎn)生的干涉條紋（選填“黃光”或“藍光”）．若將兩

種顏色的光以同樣的入射角入射到兩種物質(zhì)的介面上，圖甲對應(yīng)的色

光發(fā)生了全反射，則圖乙對應(yīng)的色光  ▲ （選填“一定”、“可能”或“不

可能”）發(fā)生全反射．

⑶圖中實線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t=0和t=0.3s時刻的波形圖，x=1.2m處的質(zhì)點在t=0.3s時刻向y軸正方向運動。

求：

①波的傳播方向和周期；

②波的傳播波速

C． (選修3-5試題) (12分)

⑴(4分)下列說法正確的是   ▲  

A．原子核內(nèi)部某個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從原子核中發(fā)射出來，這就是β衰變

B．比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定吸收核能

C．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能增大，核外電子的運動速度減小。

D．德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認為一切物體都具有波粒二象性。

⑵(4分)）現(xiàn)用下列幾種能量的光子的光照射處于

  基態(tài)的氫原子，A：10.25eV、B：12.09eV、C：

12.45eV，則能被氫原子吸收的光子是  ▲ （填

序號），氫原子吸收該光子后可能產(chǎn)生 ▲  種

頻率的光子．氫原子能級圖為：

⑶ (4分) 如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點

計時器的紙帶，當甲車受到水平向右的瞬時沖量時，隨即啟動打點計時器，甲車運動一

段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩

車運動情況如圖（b）所示，電源頻率為50Hz，求：甲、乙兩車的質(zhì)量比m甲：m乙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源：2009年江蘇省高考物理考前熱身模擬試卷（解析版） 題型：解答題

（1）用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時，電流表G示數(shù)不為0，移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于時0.7V，電流表示數(shù)為0，則______
A．光電管陰極的逸出功為1.8eV
B．電鍵k斷開后，有電流流過電流表G
C．光電子的最大初動能為0.7eV
D．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小
（2）下列說法正確的是______
A．甲、乙兩個物體組成一系統(tǒng)，甲、乙所受合外力不均為零，則系統(tǒng)的動量不可能守恒
B．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能要大
C．波粒二象性中的波動性是大量光子和高速運動的微觀粒子的行為，這種波動性與機械波在本質(zhì)上是不同的
D．欲使處于基態(tài)的氫原子電離，可以用動能為13.7eV的電子去碰撞
E．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆遜在α粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出的
F．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)是Be+He→C+n
G．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個核子之間都存在核力作用
H．β衰變說明了β粒子（電子）是原子核的組成部分
（3）質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩個小球在光滑的水平面上分別以速度v1、v2同向運動并發(fā)生對心碰撞，碰后B球被右側(cè)的墻原速彈回，又與A相碰，碰后兩球都靜止，則第一次碰后A球的動量大小PA______（填“＞”“=”或“＜”）B球動量大小PB，第一次碰后B球速度為______．

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