圖8-2-29為一種質(zhì)譜儀工作原理示意圖.在以O為圓心、OH為對(duì)稱(chēng)軸、夾角為2α的扇形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，對(duì)稱(chēng)于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點(diǎn)和收集點(diǎn).CM垂直磁場(chǎng)左邊界于M，且OM＝d.現(xiàn)有一正離子束以小發(fā)散角（紙面內(nèi)）從C射出，這些離子在CM方向上的分速度均為v0.若離子束中比荷為的離子都能匯集到D，試求：

圖8-2-29

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向（提示：可考慮沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象）；

（2）離子沿與CM成θ角的直線(xiàn)CN進(jìn)入磁場(chǎng)，其軌道半徑和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；

（3）線(xiàn)段CM的長(zhǎng)度.

（1）　方向垂直紙面向外

（2）　

（3）dcotα


解析:

（1）設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R

由

R＝d

得

磁場(chǎng)方向垂直紙面向外.

（2）設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為v，在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R′，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t

由vcosθ＝v0得

則.

離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期

.

（3）設(shè)圓心為A，過(guò)A作AB垂直于NO，如圖所示.

可以證明NM＝BO

因?yàn)?i>NM＝CMtanθ

又因?yàn)?img width=317 height=41 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1899/wl/178/23778.gif">

所以CM＝dcotα.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)Ⅰ．在伽利略羊皮紙手稿中發(fā)現(xiàn)的斜面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如右表所示，人們推測(cè)第二、三行數(shù)據(jù)可能分別表示時(shí)間和長(zhǎng)度．伽利略時(shí)代的1個(gè)長(zhǎng)度單位相當(dāng)于現(xiàn)在的29/30mm，假設(shè)1個(gè)時(shí)間單位相當(dāng)于現(xiàn)在的0.5s．由此可以推測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)光滑斜面的長(zhǎng)度至少為
 
m，斜面的傾角約為
 
度．（g取10m/s2，角度很小時(shí)其弧度值約等于其正弦值）
伽利略手稿中的數(shù)據(jù)
1 4 9 16 25 36 49 64
1 2 3 4 5 6 7 8
32 130 298 526 824 1192 1600 2104
Ⅱ．如下圖甲所示為測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的實(shí)驗(yàn)裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．在圓形卡紙旁邊垂直安裝一個(gè)改裝了的電火花計(jì)時(shí)器．
（1）請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后順序排序：
 
．
①使電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持良好接觸
②接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，使它工作起來(lái)
③啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)
④關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，拆除電火花計(jì)時(shí)器，研究卡紙上留下的一段痕跡（如圖乙所示），寫(xiě)出角速度ω的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測(cè)量值
（2）要得到角速度ω的測(cè)量值，還缺少一種必要的測(cè)量工具，它是
 

A．秒表   B．毫米刻度尺   C．圓規(guī)   D．量角器
（3）寫(xiě)出ω的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各個(gè)物理的意義：
 
．
（4）為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊，在電火花計(jì)時(shí)器與盤(pán)面保持良好接觸的同時(shí)，可以緩慢地將電火花計(jì)時(shí)器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動(dòng)．則卡紙上打下的點(diǎn)分布曲線(xiàn)將不是一個(gè)圓，而是類(lèi)似一種螺旋線(xiàn)（如圖丙所示）．這樣做測(cè)量結(jié)果將
 
（填“偏大”、“偏小”或“不變”）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W，當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車(chē)每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出，而后確定橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系．回答下列問(wèn)題：

①除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有低壓交流電源和
刻度尺
刻度尺
；
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是
木塊的末端墊高，平衡摩擦力
木塊的末端墊高，平衡摩擦力
；
③若某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶如圖所示，則小車(chē)由于橡皮筋彈力做功所獲得的速度為
1.00m/s
1.00m/s
m/s．（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交變電壓的頻率為50Hz）

（2）某課題研究小組，收集了數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等用舊了的各種類(lèi)型的電池，以及從廢舊電器上拆下的電阻、電容、電感線(xiàn)圈、白熾燈等元件．現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件，即電阻R0（約為2KΩ））和白熾燈．現(xiàn)用手機(jī)中的鋰電池 （電動(dòng)勢(shì)E標(biāo)稱(chēng)值為3.7V，允許最大放電電流為300mA）以及可供選擇的下列器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
A．電壓表V（量程4V，電阻RV約為4.0kΩ）
B．電流表A1（量程300mA，電阻RA1約為5Ω）
C．電流表A2（量程2mA，電阻RA2約為10Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R1 （0～20Ω，額定電流lA）
E．電阻箱R2（0～999.9Ω）
F．開(kāi)關(guān)S一只，導(dǎo)線(xiàn)若干
①為了測(cè)定電阻R0的阻值，小組的一位成員，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路原理圖并選取了相應(yīng)的器材 （電源用手機(jī)中的鋰電池），其中有一種器材選取不妥，應(yīng)做出的調(diào)整是
電流表A1換成電流表A2
電流表A1換成電流表A2
．
②為研究白熾燈的伏安特性曲線(xiàn)，該同學(xué)重新設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)出了加在燈兩端的電壓U和通過(guò)燈的電流I共8組數(shù)據(jù) （見(jiàn)下表）：
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00
I/A 0 0.08 0.13 0.18 0.20 0.24 0.29
請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)中，描點(diǎn)作出U一I圖線(xiàn)．由圖象可知，隨著電流的增大，白熾燈的電阻
增大
增大
（選填“增大“、“減小“或“不變“）．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

【選做題】本題包括A、B、C三小題,請(qǐng)選定其中兩題,若三題都做,則按A、B兩題評(píng)分.

A.(選修模塊3-3)

(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變,則在此過(guò)程中關(guān)于氣泡中的氣體,下列說(shuō)法中正確的是____________.(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)

A.氣體分子間的作用力增大                      B.氣體分子的平均速率增大

C.氣體分子的平均動(dòng)能減小                      D.氣體組成的系統(tǒng)的熵增加

(2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體,氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中,對(duì)外界做了0.6 J的功,則此過(guò)程中氣泡____________(填“吸收”或“放出”)的熱量是____________J.氣泡到達(dá)湖面后,溫度上升的過(guò)程中,又對(duì)外界做了0.1 J的功,同時(shí)吸收了0.3 J的熱量,則此過(guò)程中,氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了____________J.

(3)已知?dú)馀輧?nèi)氣體的密度為1.29 kg/m3,平均摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,取氣體分子的平均直徑為2×10-10m.若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w,請(qǐng)估算液體體積與原來(lái)氣體體積的比值.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

B.(選修模塊3-4)

(1)如圖甲所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c.強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為_(kāi)__________.(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)

甲

A.0.4c             B.0.5c             C.0.9c             D.1.0c

(2)在t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)A開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖乙所示.質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)的周期是_________s;t=8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)沿y軸的_________方向(填“正”或“負(fù)”）;質(zhì)點(diǎn)B在波的傳播方向上與A相距16 m.已知波的傳播速度為2 m/s,在t=9 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移是_________cm.

乙

(3)圖丙是北京奧運(yùn)會(huì)期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片,相機(jī)的鏡頭豎直向上.照片中,水立方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑r=11 cm的圓形范圍內(nèi),水面上的運(yùn)動(dòng)員手到腳的長(zhǎng)度l=10 cm.若已知水的折射率,請(qǐng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

丙

C.(選修模塊3-5)

    在β衰變中常伴有一種稱(chēng)為“中微子”的粒子放出,中微子的性質(zhì)十分特別,因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè).1953年,萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用中微子與水中的核反應(yīng),間接地證實(shí)了中微子的存在.

(1)中微子與水中的發(fā)生核反應(yīng),產(chǎn)生中子()和正電子(),即

中微子+→

可以判定,中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是___________.(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)

A.0和0                B.0和1                C.1和0                D.1和1

(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇,與電子形成幾乎靜止的整體后,可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚�(gè)光子(γ),即

→2γ

已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31kg,反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為_(kāi)_______J.正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)光子,原因是________________________.

(3)試通過(guò)分析比較,具有相同動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)的大小.

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