【題目】某種工業(yè)上用質(zhì)譜儀將鈾離子從其他相關(guān)元素中分離出來，如圖所示，鈾離子通過U＝100kV的電勢差加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場分離器，磁場中鈾離子的路徑為半徑r＝1.00m的半圓，最后鈾離子從狹縫出來被收集在一只杯中，已知鈾離子的質(zhì)量m＝3.92×10－25kg，電荷量q＝3.20×10－19C，如果該設(shè)備每小時分離出的鈾離子的質(zhì)量M＝100mg，則：(為便于計(jì)算≈2)

(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

(2)計(jì)算一小時內(nèi)杯中所產(chǎn)生的內(nèi)能；

(3)計(jì)算離子流對杯產(chǎn)生的沖擊力。

【答案】(1)0.5T(2)8.16×106J(3)0.011N

【解析】

(1)鈾離子在加速電場中加速時，由動能定理

qU＝mv2－0

鈾離子做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供

qvB＝

所以

B＝T＝0.5T。

(2)每小時加速鈾離子的數(shù)目

n＝＝＝2.55×1020個，

每個鈾離子加速獲得的動能為

Ek＝mv2＝qU

這些動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則n個鈾離子全部與杯子碰撞后產(chǎn)生的總的內(nèi)能為：

Q＝nEk＝nqU＝2.55×1020×3.20×10－19×105J＝8.16×106J。

(3)經(jīng)過1小時，把這些鈾離子看成一個整體，根據(jù)動量定理得－FNt＝0－Mv

所以求得杯子對這些鈾離子的沖擊力

FNN＝0.011N

據(jù)牛頓第三定律，離子對杯子的沖擊力大小等于0.011N；

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】利用如圖甲所示的裝置可以完成力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)。

（1）下列說法正確的是________。

A.用此裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”時，必須設(shè)法消除小車和滑板間摩擦阻力的影響

B.用此裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，每次改變小車質(zhì)量后，需要重新平衡摩擦力

C.用此裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，為保證小車所受的拉力近似等于砂及砂桶的重力，必須使砂及砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量

D.用此裝置“探究功與速度變化的關(guān)系”時，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與滑板平行

（2）某同學(xué)用圖甲裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，進(jìn)行了如下操作：

①在滑板的右側(cè)加一墊塊，用以平衡摩擦阻力，如圖乙所示，開啟電源，輕推小車，打出了一條如圖丙所示的紙帶，據(jù)此紙帶可判斷，墊塊________（填“偏薄”或“偏厚”）。

②墊塊調(diào)整后，再打出一條紙帶，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離（單位cm），如圖丁所示，由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時小車的速度為________ m/s，小車的加速度為________ m/s2（以上均保留2位有效數(shù)字）。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某研究小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證動量守恒定律：

兩條相同的細(xì)線分別掛著兩個等體積小球，質(zhì)量分別是m1和m2，中間夾有一輕彈簧，再用一細(xì)線穿過彈簧連接兩球，彈簧處于壓縮狀態(tài)但不與小球連接。用火燒斷細(xì)線，兩球向左右運(yùn)動，測出它們最大的擺角分別為，，如圖所示。

(1)實(shí)驗(yàn)過程中，______（選填“有”或“沒有”）必要測出豎直細(xì)線的長度.

(2)理論上，質(zhì)量大的小球擺角______（選填“大”或“小”）

(3)試寫出驗(yàn)證動量守恒的表達(dá)式：______。（用題中所給物理量表示）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在距地面不同高度的太空有許多飛行器。其中天舟一號距地面高度約為393km，哈勃望遠(yuǎn)鏡距地面高度約為612km，張衡一號距地面高度約為500km。若它們均可視為繞地球圓周運(yùn)動，則（ ）

A. 天舟一號的加速度大于張衡一號的加速度

B. 哈勃望遠(yuǎn)鏡的線速度大于張衡一號的線速度

C. 天舟一號的周期大于哈勃望遠(yuǎn)鏡的周期

D. 哈勃望遠(yuǎn)鏡的角速度大于張衡一號的角速度

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(1)在“練習(xí)使用多用電表”的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用多用電表測量某一電阻，由于第一次選擇的倍率不夠合適，又改換另一倍率測量，兩次測量時電表指針?biāo)傅奈恢萌鐖D(甲) 中的虛線所示，下面列出這兩次測量中的主要操作：

A.將兩根表筆短接，并調(diào)零

B.將表筆分別與被測電阻的兩端接觸，觀察招針位置

C.記下電阻值

D.將“選擇開關(guān)”旋到“×10Ω”擋

E.將“選擇開關(guān)”旋到“×1Ω”擋

F.將“選擇開關(guān)”旋到交流500V擋

①根據(jù)上述有關(guān)操作作出兩次倍率選擇的先后順序是____(選填“DE”或“ED”)；

②該電阻的阻值是_________Ω.

（2）為了更精確地測定該電阻的阻值，小明欲采用伏安法.現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：①量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表；②量程為10mA，內(nèi)阻約為0.1Ω的電流表；③阻值為0～20Ω的滑動變阻器；④內(nèi)阻可忽略，輸出電壓為3V的電源；⑤開關(guān)和導(dǎo)線若干.

圖(乙)中P點(diǎn)應(yīng)該________，Q點(diǎn)應(yīng)該__________.(均在下列選項(xiàng)中選擇)

A.接a B.接b C.接c D.不接

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，輕桿一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動．小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時，桿與小球間彈力大小為F，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v，其F－v2圖象如圖乙所示．則

A.小球的質(zhì)量為

B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>

C.v2＝c時，小球?qū)U的彈力方向向上

D.v2＝2b時，小球受到的彈力與重力大小相等

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】關(guān)于平拋運(yùn)動，下列說法中錯誤的是(　　)

A. 平拋運(yùn)動是勻變速運(yùn)動

B. 做平拋運(yùn)動的物體，在任何相等的時間內(nèi)速度的變化量都是相等的

C. 平拋運(yùn)動可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動

D. 落地時間和落地時的速度只與拋出點(diǎn)的高度有關(guān)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖是貨場裝卸貨物的示意圖，圖中吊車向左運(yùn)動的速率 v恒定，使懸吊著的貨物也以同一速率 v做水平方向上的勻速運(yùn)動。當(dāng)貨物距貨車 x時，吊車上的卷揚(yáng)機(jī)突然啟動，使貨物在水平方向上仍以 v勻速運(yùn)動的同時，又沿豎直方向向上做加速度為 a的勻加速運(yùn)動.

(1)若貨物的總質(zhì)量為 M，求卷揚(yáng)機(jī)啟動前、后吊繩上的拉力各是多大？

(2)以卷揚(yáng)機(jī)啟動瞬間物體所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn) O，水平向左為+x方向，豎直向上為+y方向，請?jiān)谌鐖D坐標(biāo)系中畫出貨物運(yùn)動的大致軌跡.

(3)為使貨物到達(dá)貨車時至少提升 h高度，則v最大值為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b應(yīng)( )

A.帶負(fù)電，放在A點(diǎn)

B.帶正電，放在B點(diǎn)

C.帶負(fù)電，放在C點(diǎn)

D.帶正電，放在C點(diǎn)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案