【題目】如圖所示,在屏蔽裝置底部中心位置O點放一醫(yī)用放射源,可通過細縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v=3.2×106mα粒子.已知屏蔽裝置寬AB=9cm,縫長AD=18cm,α粒子的質(zhì)量m=6.64×1027kg,電量q=3.2×1019C.若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強磁場來隔離輻射,磁感應(yīng)強度B=0.332 T,方向垂直于紙面向里,整個裝置放于真空環(huán)境中.

(1)若所有的α粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)的右側(cè)穿出,則磁場的寬度d至少是多少?

(2)若條形磁場的寬度d=20cm,則射出屏蔽裝置的α粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間各是多少?(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】(1)0.34m (2)2.0×107s 6.5×108s

【解析】(1)由題意:AB=9cm,AD=18cm,可得:∠BAO=∠ODC=45°

所有α粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑相同,設(shè)為R,

根據(jù)牛頓第二定律有解得R=0.2m=20cm

由題意及幾何關(guān)系可知:若條形磁場區(qū)域的右邊界與沿OD方向進入磁場的α粒子的圓周軌跡相切,則所有α粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)右側(cè)穿出,如圖(1)所示.

設(shè)此時磁場寬度為d0,由幾何關(guān)系得

(2)設(shè)α粒子在磁場內(nèi)做勻速圓周運動的周期為T,則

設(shè)速度方向垂直于AD進入磁場區(qū)域的α粒子的入射點為E,如圖所示.

因磁場寬度d=20cm<d0,且R=20cm,則在∠EOD間出射進入磁場區(qū)域的α粒子均能穿出磁場右邊界,在∠EOA間出射進入磁場區(qū)域的α粒子均不能穿出磁場右邊界,所以沿OE方向進入磁場區(qū)域的α粒子運動軌跡與磁場右邊界相切,在磁場中運動時間最長.

設(shè)在磁場中運動時間最長為

α粒子在磁場中做勻速圓周運動對應(yīng)的圓弧軌跡的弦最短,則α粒子穿過磁場時間最短.最短的弦長為磁場寬度d.

設(shè)在磁場中運動的最短時間為,軌跡如圖所示.因Rd,則圓弧對應(yīng)圓心角為60°,

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】某同學(xué)為了測量某燈泡內(nèi)阻,進行了如下實驗:

(1)首先用多用電表進行粗測,下列操作步驟正確的是_____

A.甲圖,機械調(diào)零過程中,紅黑表筆短接

B.乙圖,對燈泡電阻進行測量

C.丙圖,利用所示旋鈕進行歐姆調(diào)零

D.丁圖,實驗完成后,擋位調(diào)至所示位置

(2).選擇×10Ω擋位,在正確的操作步驟下,測量燈泡電阻,測量結(jié)果如圖戊所示,燈泡的電阻為________Ω

(3)接下來用如圖所示的實物圖來測量小燈泡的伏安特性曲線,請根據(jù)實物圖畫出實驗電路圖_________。

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【題目】如圖甲所示,MN、PQ是相距d=l.0m足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為,導(dǎo)軌電阻不計,整個導(dǎo)軌處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌MN、PQ放置,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,已知金屬棒ab的質(zhì)量m=0.1kg、其接入電路的電阻,小燈泡電阻,重力加速度g10ms2,F(xiàn)斷開開關(guān)S,棒ab由靜止釋放并開始計時,t=0.5s時刻閉合開關(guān)S,圖乙為ab的速度隨時間變化的圖象。求:

1)金屬棒ab開始下滑時的加速度大小、斜面傾角的正弦值;

2)磁感應(yīng)強度B的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】光滑水平平臺AB上有一根輕彈簧,一端固定于A,自然狀態(tài)下另一端恰好在B。平臺B端連接兩個內(nèi)壁光滑、半徑均為R=0.2m1/4細圓管軌道BCCD。D端與水平光滑地面DE相接。E端通過光滑小圓弧與一粗糙斜面EF相接,斜面與水平面的傾角θ可在0°≤θ≤75°范圍內(nèi)變化(調(diào)節(jié)好后即保持不變)。一質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊(略小于細圓管道內(nèi)徑)將彈簧壓縮后由靜止開始釋放,被彈開后以v0=2m/s進入管道。小物塊與斜面的滑動摩擦系數(shù)為,g=10m/s2,不計空氣阻力;

1)求物塊過B點時對細管道的壓力大小和方向

2當(dāng)θ取何值時,小物塊在EF上向上運動的時間最短?求出最短時間。

3)求θ取不同值時,在小物塊運動的全過程中產(chǎn)生的摩擦熱量Qtanθ的關(guān)系式。

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊在水平面上以速率v撞上勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,當(dāng)滑塊將彈簧壓縮了x0時速度減小到零,然后彈簧又將滑塊向右推開。已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為整個過程彈簧未超過彈性限度且二者未拴接,則下列判斷正確的是(

A. 滑塊向右運動過程中,滑塊機械能先增大后減小

B. 滑塊與彈簧接觸過程中,滑塊的機械能先減小后增大

C. 滑塊與彈簧接觸過程中,滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)機械能一直減小

D. 滑塊最終停在距離彈簧右端

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【題目】工地上的箱子在起重機鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運動,運動過程中箱子的機械能E與其位移x關(guān)系的圖像如圖所示,其中過程的圖線為曲線, 過程的圖線為直線,根據(jù)圖線可知

A. 過程中鋼繩的拉力逐漸增多

B. 過程中箱子的動能一直增加

C. 過程中鋼繩的拉力一直不變

D. 過程中起重機的輸出功率保持不變

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【題目】中國自主研發(fā)的新型平流層飛艇圓夢號采用三個六維電機的螺旋槳,升空后依靠太陽能提供持續(xù)動力,能自主和遙控升空、降落、定點和巡航飛行,未來或替代亞軌道衛(wèi)星.假設(shè)某次實驗中,圓夢號在赤道上空指定20公里高度繞地球恒定速率飛行一圈,下列說法中不正確的是

A. 研究六維電機的螺旋槳轉(zhuǎn)動時,不可把螺旋槳看成質(zhì)點

B. 飛艇繞地球飛行的過程中速度時刻在改變

C. 飛艇繞地一圈的平均速度為零

D. 飛艇繞地球飛行的過程合力為零

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【題目】要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV,其量程為2V,內(nèi)阻約2kΩ.實驗室提供的器材有:

電流表A,量程0.6A,內(nèi)阻約為0.1Ω;

電壓表V2,量程5V,內(nèi)阻約為5KΩ

定值電阻R1,阻值為30Ω;

定值電阻R2,阻值為3KΩ

滑動變阻器R3,最大阻值100Ω,額定電流1.5A;

電源E,電動勢6V,內(nèi)阻約0.5Ω;

開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干.

(1)有人擬將待測電壓表V1和題中所給的電流表A串連接入電壓合適的測量電路中,測出V1的電壓和電流,再計算出RV.該方案實際上不可行,其最主要的原因是_______________.

(2)請從上述器材中選擇必要的器材,設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實驗電路.要求測量盡量準確,實驗必須在同一電路中,且在不增減元件的條件下完成.試畫出符合要求的實驗電路圖(圖中電源與開關(guān)已連接好),并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號_______________

(3)由上問寫出電壓表V1內(nèi)阻RV的表達方式,說明式中各測量量的物理意義________________

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【題目】某實驗小組要測量電阻Rx的阻值.

1)首先,選用歐姆表“×10”擋進行粗測,正確操作后,表盤指針如圖甲所示,則該電阻的測量值為______ Ω

2)接著,用伏安法測量該電阻的阻值,可選用的實驗器材有:

電壓表V3V,內(nèi)阻約3kΩ); 電流表A20 mA,內(nèi)阻約);待測電阻Rx;

滑動變阻器R10-2kΩ);滑動變阻器R20-200Ω);干電池2節(jié);開關(guān)、導(dǎo)線若干.

在圖乙、圖丙電路中,應(yīng)選用圖______(選填)作為測量電路,滑動變阻器應(yīng)選用_______(選填R1R2).

3)根據(jù)選擇的電路和器材,在圖丁中用筆畫線代替導(dǎo)線完成測量電路的連接_________

4)為更準確測量該電阻的阻值,可采用圖戊所示的電路,G為靈敏電流計(量程很。,R0為定值電阻,R、R1、R2為滑動變阻器.操作過程如下:①閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R2,減小R1的阻值,多次操作使得G表的示數(shù)為零,讀出此時電壓表V和電流表A的示數(shù)U1、I1②改變滑動變阻器R滑片的位置,重復(fù)①過程,分別記下U2、I2,Un、In;③描點作出U-I圖象,根據(jù)圖線斜率求出Rx的值.下列說法中正確的有______

A.閉合S前,為保護G表,R1的滑片應(yīng)移至最右端

B.調(diào)節(jié)G表的示數(shù)為零時,R1的滑片應(yīng)位于最左端

CG表示數(shù)為零時,a、b兩點間電勢差為零

D.該實驗方法避免了電壓表的分流對測量結(jié)果的影響

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