一種離子分析器簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示．電離室可將原子或分子電離為正離子，正離子陸續(xù)飄出右側(cè)小孔（初速度視為零）進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，離開加速電場(chǎng)后從O點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入半徑為r的半圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，O點(diǎn)為磁場(chǎng)區(qū)域圓心同時(shí)是坐標(biāo)原點(diǎn)，y軸為磁場(chǎng)左邊界．該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)．在磁場(chǎng)的半圓形邊界上緊挨放置多個(gè)“探測(cè)﹣計(jì)數(shù)器”，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為某值時(shí)，不同比荷的離子將被位置不同的“探測(cè)﹣計(jì)數(shù)器”探測(cè)到并計(jì)數(shù)．整個(gè)裝置處于真空室內(nèi)．某次研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時(shí)，僅有位于P處的探測(cè)器有計(jì)數(shù)，P點(diǎn)與O點(diǎn)的連線與x軸正方向夾角θ=30°．連續(xù)、緩慢減�。x子從進(jìn)入磁場(chǎng)到被探測(cè)到的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度視為不變）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)，開始有兩個(gè)探測(cè)器有計(jì)數(shù)．不計(jì)重力和離子間的相互作用．求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時(shí)，在P處被發(fā)現(xiàn)的離子的比荷，以及這種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t

（2）使得后被發(fā)現(xiàn)的離子，在P處被探測(cè)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

（3）當(dāng)后發(fā)現(xiàn)的離子在P點(diǎn)被探測(cè)到時(shí)，先發(fā)現(xiàn)的離子被探測(cè)到的位置坐標(biāo)．


【考點(diǎn)】： 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．

【專題】：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題．

【分析】：（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理可求得加速后的速度，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛侖茲力充當(dāng)向心力可求得比荷，再由時(shí)間和周期的關(guān)系可求得離子在磁場(chǎng)中的時(shí)間；

（2）由幾何關(guān)系可明確粒子的半徑，再由洛侖茲力充當(dāng)向心力可求得兩種情況下的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（3）根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用幾何關(guān)系可明確離子被探測(cè)到的位置坐標(biāo)．

【解析】： 解：（1）加速過程有qU=mv2

圓周運(yùn)動(dòng)有R=

由分析知R=r

得=

離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t===

（2）由題意知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)，后發(fā)現(xiàn)的離子在磁場(chǎng)半圓形邊界與+y軸交點(diǎn)處被探測(cè)到，此時(shí)其運(yùn)動(dòng)半徑為

有==

當(dāng)這種離子在P處被探測(cè)到時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑為r

有r=

兩式比較得B=

（3）對(duì)先發(fā)現(xiàn)的離子，在P處被探測(cè)到有r=

當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?img src='http://thumb.1010pic.com/pic1/files/down/test/2015/04/23/06/2015042306275036316297.files/image051.gif'>時(shí)，其半徑變?yōu)镽´=4r

由幾何關(guān)系有

x2+y2=r2

x2+（4r﹣y）2=（4r）2

得x=r

y=

答：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時(shí)，在P處被發(fā)現(xiàn)的離子的比荷為，以及這種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為．

（2）使得后被發(fā)現(xiàn)的離子，在P處被探測(cè)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為；

（3）當(dāng)后發(fā)現(xiàn)的離子在P點(diǎn)被探測(cè)到時(shí)，先發(fā)現(xiàn)的離子被探測(cè)到的位置坐標(biāo)為（r，）

【點(diǎn)評(píng)】：本題考查帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，要注意正確分析粒子的運(yùn)動(dòng)過程，明確粒子在各種場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，再利用電場(chǎng)中由動(dòng)能定理求解，而在磁場(chǎng)中注意圓心和半徑的確定，根據(jù)洛侖茲力充當(dāng)向心力可明確磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系．

　

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


嫦娥五號(hào)探測(cè)器由軌道器、返回器、著陸器等多個(gè)部分組成．探測(cè)器預(yù)計(jì)在2017年由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，自動(dòng)完成月面樣品采集，并從月球起飛，返回地球，帶回約2kg月球樣品．某同學(xué)從網(wǎng)上得到一些信息，如表格中的數(shù)據(jù)所示，請(qǐng)根據(jù)題意，判斷地球和月球的密度之比為（　�。�

月球半徑 R0

月球表面處的重力加速度 g0

地球和月球的半徑之比 =4

地球表面和月球表面的重力加速度之比 =6

　 A．  B．  C． 4 D． 6

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


為了測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E（約為3V）和內(nèi)阻r，選用的器材如下：

A．電流表G1（量程為2mA，內(nèi)電阻為100Ω）

B．電流表G2（量程為1mA，內(nèi)電阻為200Ω）

C．電阻箱R1（0～99.99Ω）

D．電阻箱R2（0～9999Ω）

E．滑動(dòng)變阻器R3（0～100Ω 允許最大電流1A）

F．待測(cè)電池

G．開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干

（1）某同學(xué)利用上述器材，采用圖甲的電路測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)按照?qǐng)D甲將圖乙所示的實(shí)物圖連線；

（2）圖甲中利用電阻箱R1將電流表G1改裝成了量程為0.5A的電流表，利用電阻箱R2將將電流表G2裝成了量程為3V的電壓表，則電阻箱R2的阻值調(diào)到　　Ω；

（3）以G2示數(shù)I2為縱坐標(biāo)，G1示數(shù)I1為橫坐標(biāo)，作出I2﹣I1圖象如圖丙所示，結(jié)合圖象可得出電源的電動(dòng)勢(shì)為　　V，電源的內(nèi)阻為　　Ω；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


有一小燈泡，標(biāo)有“10V，2W“的字樣，現(xiàn)用如圖甲所示的電路，測(cè)定它在不同電壓下的實(shí)際功率與電壓間的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定通過小燈泡的電流和它兩端的電壓．現(xiàn)備有下列器材：

A．直流電源，電動(dòng)勢(shì)12V，內(nèi)電阻不計(jì)

B．直流電流表，量程0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω

C．直流電流表，量程300mA，內(nèi)阻約為5Ω

D．直流電壓表，量程15V，內(nèi)阻約為15kΩ

E．滑動(dòng)變阻器，最大電阻10Ω，額定電流2A

F．滑動(dòng)變阻器，最大電阻1kΩ，額定電流0.5A

G．開關(guān)，導(dǎo)線若干

（1）為了盡可能提高實(shí)驗(yàn)精度，實(shí)驗(yàn)中所選電流表為　　，所選滑動(dòng)變阻器為　　（只填所列選項(xiàng)前的字母）

（2）圖甲中電壓表未接入電路的一端應(yīng)接于　　點(diǎn)（填“a“或“b“）

（3）根據(jù)完善后的電路圖，將圖乙中所給實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，匝數(shù)為50匝的矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積S=0.5m2，線框電阻不計(jì)．線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω=100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V，60W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10A，下列說法正確的是（　　）

　 A． 在圖示位置線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

　 B． 線框中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值為250 V

　 C． 變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25：22

　 D． 允許變壓器輸出的最大功率為1 000 W

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


直角三角形玻璃磚ABC，其中∠A=30°，平放于水平桌面上，如圖為其俯視圖．一束單色光以45°的入射角水平射入其AB面，在AB面折射后又在AC面處發(fā)生一次反射，最后垂直于BC面穿出玻璃磚．求這種玻璃對(duì)這束單色光的折射率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活．某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同．

實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

A．電流表A1（量程為0至50mA，內(nèi)阻RA1約為3Ω）

B．電流表A2（量程為0至3mA，內(nèi)阻RA2=15Ω）

C．定值電阻R1=697Ω

D．定值電阻R2=1985Ω

E．滑動(dòng)變阻器R（0至20Ω）一只

F．電壓表V（量程為0至12V，內(nèi)阻RV=1kΩ）

G．蓄電池E（電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻很�。�

H．開關(guān)S一只，導(dǎo)線若干

（1）如圖1所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為　　，電表2為　　，定值電阻為　　．（填寫器材前的字母編號(hào)）

（2）將采用的電路圖如圖2補(bǔ)充完整．

（3）寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx=　　（填字母，電流表A1，電流表A2電壓表V的讀數(shù)分別用I1、I2、U表示），當(dāng)表達(dá)式中的　　（填字母）達(dá)到　　，記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式，其結(jié)果為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)電阻．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


 如圖所示, 有A、B兩物體,, 用細(xì)繩連接后放在光滑的斜面上, 在它們下滑的過程中                      

A. 它們的加速度  

B. 它們的加速度小于

C. 細(xì)繩的張力        

D. 細(xì)繩的張力

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，有一內(nèi)表面光滑的金屬盒，底面長(zhǎng)為L(zhǎng)=1.2m，質(zhì)量為m1=1kg，放在水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，在盒內(nèi)最右端放一半徑為r=0.1m的光滑金屬球，質(zhì)量為m2=1kg，現(xiàn)在盒的左端，給盒一個(gè)初速度v=3m/s（盒壁厚度，球與盒發(fā)生碰撞的時(shí)間和能量損失均忽略不計(jì)，g取10m/s2）求：金屬盒從開始運(yùn)動(dòng)到最后靜止所經(jīng)歷的時(shí)間?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案