(20分）在考古中為了測(cè)定古物的年代，可通過測(cè)定古物中碳14與碳12的比例，其物理過程可簡(jiǎn)化為如圖所示.碳14與碳12經(jīng)電離后的原子核帶電量都為q,由靜止經(jīng)電壓U加速后從O點(diǎn)進(jìn)人磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，OM為磁場(chǎng)的下邊界線，可在OM上適當(dāng)位置放置粒子記數(shù)器,從而測(cè)定碳14與碳12的比例（不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力）.求：

(1)碳14與碳12在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑比
(2) 在實(shí)際中并不是所有粒子都垂直于OM沿ON射入磁場(chǎng)，而是分布在與ON成一定夾角θ的紙面內(nèi)，要使兩種粒子運(yùn)動(dòng)到OM直線上時(shí)能區(qū)分在不同區(qū)域，θ角的范圍；
(3) θ取最大時(shí)，用陰影表示出碳14粒子在磁場(chǎng)中可能出現(xiàn)的區(qū)域.
解：（1）原子核經(jīng)電場(chǎng)加速有：qU=mv2，
在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，qvB=m v2/R。
解得碳14與碳12在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為=.
(2)碳14在OM上運(yùn)動(dòng)的最近距離為L1=2R1cosθ，
碳12在OM上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為L1=2R2，
要使兩種粒子運(yùn)動(dòng)到OM直線上時(shí)能夠區(qū)分在不同區(qū)域，L1≥L2。
解得θ≤arccos。
（3）如圖所示。（OA弧是以O(shè)1為圓心，半徑為R1的半圓�。籄C弧是以O(shè)為圓心，半徑為2R1的半圓�。籓B弧是以O(shè)2為圓心，半徑為R1的圓�。唬�
利用動(dòng)能定理、洛倫茲力公式、牛頓第二定律及其相關(guān)知識(shí)列方程解答。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

(12分)如圖所示，在以等邊三角形abc為邊界的區(qū)域內(nèi)，有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，磁場(chǎng)方向垂直于abc平面向里。其中等邊三角形邊長(zhǎng)L=m，P、Q分別是ac、bc的中點(diǎn)。一帶正電的粒子（不計(jì)重力）從ab邊中點(diǎn)O沿Oc方向以速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從c點(diǎn)射出。

(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；
(2)若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入，經(jīng)過t=0.5s恰好從區(qū)域的邊界中點(diǎn)Q射出。求粒子比荷q/m的大��；
(3)若僅撤去電場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)同方向射入，且恰好也從區(qū)域的邊界另一中點(diǎn)P射出，求粒子速度v的大小。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界為平行四邊形ABCD，其中AC邊與對(duì)角線BC垂直，一束電子以大小不同的速度沿BC從B點(diǎn)射入磁場(chǎng)，不計(jì)電子的重力和電子之間的相互作用，關(guān)于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況，下列說法中正確的是
A．入射速度越大的粒子，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)
B．入射速度越大的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡越長(zhǎng)
C．從AB邊出射的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等
D．從AC邊出射的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標(biāo)系xoy的y軸為磁場(chǎng)的左邊界，A為固定在x軸上的一個(gè)放射源，內(nèi)裝鐳核（）沿著與+x成角方向釋放一個(gè)粒子后衰變成氡核（）。粒子在y軸上的N點(diǎn)沿方向飛離磁場(chǎng)，N點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l，已知OA間距離為，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，氡核的質(zhì)量為。

（1）寫出鐳核的衰變方程；
（2）如果鐳核衰變時(shí)釋放的能量全部變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824135141893310.png" style="vertical-align:middle;" />粒子和氡核的動(dòng)能，求一個(gè)原來靜止的鐳核衰變時(shí)放出的能量。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示. 半徑分別為a 、b的兩同心虛線圓所圍空間分別存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，中心O處固定一個(gè)半徑很小（可忽略不計(jì)）的金屬球，在小圓空間內(nèi)存在沿半徑向內(nèi)的輻向電場(chǎng)，小圓周與金屬球間電勢(shì)差U，兩圓之間存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子從金屬球表面沿x軸正方向以很小的初速度逸出，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q.（不計(jì)粒子的重力，忽略粒子逸出的初速度）
試求：（1）粒子到達(dá)小圓周上時(shí)的速度為多大？
（2）粒子以（1）中的速度進(jìn)入兩圓間的磁場(chǎng)中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)超過某一臨界值時(shí)，粒子將不能到達(dá)大圓周，求此磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值B.
（3）若當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度�。�2）中最小值，且時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后恰好能沿x軸負(fù)方向回到原出發(fā)點(diǎn)，求粒子從逸出到第一次回到原出發(fā)點(diǎn)的過程中，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.（設(shè)粒子與金屬球正碰后電量不變且能以原速率原路返回）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

水平直線MN上方有垂直紙面向外的足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正、負(fù)電子同時(shí)從MN邊界O點(diǎn)以與MN成300角的相同速度v射入該磁場(chǎng)區(qū)域(電子質(zhì)量為m，電量為e) 經(jīng)一段時(shí)間后從邊界MN射出。求：   
(1)它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)，出射點(diǎn)間的距離；（畫出電子運(yùn)動(dòng)的軌跡圖）
(2)它們從磁場(chǎng)中射出的時(shí)間差。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子（重力不計(jì)），沿同一方向從圖中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)對(duì)入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為：（     ）
A．1：1：1B．1：2：3
C．3：2：1D．1：：

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，一帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q（不計(jì)重力），以某一速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度B、寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來入射方向的夾角為30°。求：
（1）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大��；
（2）帶電粒子穿過磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

帶電量與質(zhì)量分別為q，m的離子從離子槍中水平射出，與離子槍相距d處有兩平行金屬板AB和CD，金屬板長(zhǎng)和寬也為d，整個(gè)空間存在一磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖所示。離子垂直于磁場(chǎng)邊界中點(diǎn)飛入磁場(chǎng)，不考慮重力的作用，離子的速度應(yīng)在什么范圍內(nèi)，離子才能打到金屬板上？

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案