【題目】在如圖所示的裝置中,離子源A可提供速度很小的正離子(其速度可視為零),經(jīng)加速電壓加速后從S點進入勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向外,虛線框為磁場區(qū)域的邊界線,在磁場作用下,離子沿半個圓周運動后射出磁場,射出點P到S的距離用x表示。
(1)當(dāng)離子源提供的是單一種類的第一種離子時,P到S的距離為x1,當(dāng)離子源提供的是單一種類的第二種離子時,P到S的距離為x2,已知x1/x2=a。試求這兩種離子在磁場中運動的時間之比。
(2)若離子源A提供的是由H+、D+、4He+、H2+混合而成的多種離子,又通過速度選擇器使各種離子的速度的速率都為v,當(dāng)這些離子從S點進入勻強磁場后,從磁場射出時可分離出哪幾種離子束?若v=2.0×106m/s,B=0.50T,元電荷e=1.60×10-19C,質(zhì)子質(zhì)量mP=1.68×10-27kg,試求各種離子出點P到S的距離。
【答案】(1)(2)
【解析】試題分析:對粒子根據(jù)動能定理求出速度,在根據(jù)洛倫茲力提供向心力,求出半徑和周期表達式,根據(jù)題意即可解題;x取決于粒子的電荷量與質(zhì)量的比值,找出這幾種粒子的比荷關(guān)系即可解題。
(1)設(shè)加速電壓為U,電量為q,加速后的速度為v,
根據(jù)動能定理得:
粒子進入磁場后。在洛倫茲力的作用下做圓周運動,半徑為R,磁感應(yīng)強度為B.
則有: 周期為:
設(shè)兩種粒子的電荷量分別為q1、q2,質(zhì)量分別為m1、m2,進入磁場的速度分別為v1、v2
根據(jù)題意得:
以上聯(lián)立解得:
(2)x取決于粒子的電荷量與質(zhì)量的比值,可以看出氘核(D+)氫分子粒子(H2+)的電荷量與質(zhì)量的比值相同,他們將從同一點射出磁場,這兩種離子束不能被磁場分開,而質(zhì)子和氦粒子的電荷量與質(zhì)量的比值不相同,也與氘核和氫分子粒子的不同,他們將從不同點射出磁場,可以單獨分離出來,故可獲得質(zhì)子束流、氦離子流、氘核與氫分子粒子混合的束流,共三種束流。把有關(guān)數(shù)據(jù)代入得:
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【題目】某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置做“用雙縫干涉測光的波長”的實驗,他用帶有游標(biāo)尺的測量頭(如圖乙所示)測量相鄰兩條亮條紋間的距離,轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心,此時游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=1.15mm;轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板的中心刻線對齊第6亮條紋的中心,此時游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丙所示。則圖丙的讀數(shù)x2=_______mm。實驗中所用的雙縫間的距離d=0.20mm,雙縫到屏的距離L=60cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù),可得通過實驗測出的光的波長λ=_________m。
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【題目】如圖,A為靜止于地球赤道上的物體,B為近地衛(wèi)星,C為地球同步衛(wèi)星,考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,下列說法正確的是
A. B的線速度大于C的線速度
B. A的線速度大于B的線速度
C. B的加速度大于A的加速度
D. C的加速度大于A的加速度
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【題目】一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直水平面,圓錐筒固定,有質(zhì)量相同的小球A和B沿著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,如圖所示,A的運動半徑較大,則( 。
A. A球的角速度必小于B球的角速度
B. A球的線速度必小于B球的線速度
C. A球的運動周期必大于B球的運動周期
D. A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ卮笥?/span>B球?qū)ν脖诘膲毫?/span>
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【題目】某實驗小組的同學(xué)在用打點計時器探究小車的加速度a與小車的質(zhì)量M之間的關(guān)系實驗中,不改變拉力FT(即小車懸掛線所吊砂桶與砂的重力mg一定),只改變小車的質(zhì)量M,某次實驗得到了一條紙帶,如圖所示,打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源,圖中各點為計數(shù)點,兩個計數(shù)點間還有4個點標(biāo)出的計數(shù)點,測量長度的單位為cm.
(1)請由紙帶上測量記錄的數(shù)據(jù),求出C點的瞬時速度vc=____m/s,加速度a=_____m/s2(結(jié)果保留保留兩位有效數(shù)字).
(2)該實驗正式開始前,要先___________,且只有當(dāng)小車質(zhì)量M與小車懸掛線通過定滑輪所吊砂桶及砂的總質(zhì)量m大小滿足________時,方可認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力FT的大小等于懸掛線所吊砂桶與砂的重力mg.
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【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第二象限內(nèi)有平行于y軸的勻強電場,方向沿y軸負(fù)方向。在第一、四象限內(nèi)有一個圓,圓心O′坐標(biāo)為(r,0),OQ為直徑,圓內(nèi)有方向垂直于xOy平面向里的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子(不計粒子所受的重力),從P(-2h,h)點,以大小為v0的速度沿平行于x軸正方向射入電場,通過坐標(biāo)原點O進入第四象限,又經(jīng)過磁場從x軸上的Q點離開磁場。求:
(1)電場強度E的大;
(2)圓內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B的大;
(3)帶電粒子從P點進入電場到從Q點射出磁場的總時間t。
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【題目】如圖所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物體由靜止下滑,在物體下滑過程中,下列說法正確的是( )
A. 斜面的機械能不變
B. 物體的重力勢能減少,動能增加
C. 斜面對物體的作用力垂直于接觸面,不對物體做功
D. 物體的機械能守恒
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【題目】以下對于加速度的認(rèn)識,錯誤的是
A.加速度數(shù)值很大的運動物體,速度可以很小
B.加速度數(shù)值很大的運動物體,速度的變化量必然很大
C.加速度數(shù)值很大的運動物體,速度可以減小得很快
D.加速度數(shù)值減小時,物體運動的速度值也必然隨著減小
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