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【题目】如图所示,真空室内存在宽度为d=8cm的匀强磁场区域,磁感应强度B=0.332T,磁场方向垂直于纸面向里;abcd足够长,cd为厚度不计的金箔,金箔右侧有一匀强电场区域,电场强度E=3.32×105N/C;方向与金箔成37°角.紧挨边界ab放一点状α粒子放射源S,可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的α粒子,已知:α粒子的质量m=6.64×10-27kg,电荷量q=3.2×10-19C,初速度v=3.2×106m/s

sin37°=0.6cos37°=0.8)求:

1α粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径R

2)金箔cdα粒子射中区域的长度L

3)设打在金箔上d端离cd中心最远的α粒子穿出金箔进入电场,在电场中运动通过N点,SN⊥abSN=40cm,则此α粒子从金箔上穿出时,损失的动能△EK为多少?

【答案】(1)0.2m(2)32cm(3)3.19×10-14J

【解析】

1α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即1分)

2分)

2)设cd中心为O,向c端偏转的α粒子,当圆周轨迹与cd相切时偏离O最远,设切点为P,对应圆心O1,如图所示,则由几何关系得:

(1)

d端偏转的α粒子,当沿sb方向射入时,偏离O最远,设此时圆周轨迹与cd交于Q点,对应圆心O2,如图所示,则由几何关系得:

1分)

故金箔cdα粒子射中区域的长度1分)

3)设从Q点穿出的α粒子的速度为v,因半径O2Q场强E,则v′⊥E,故穿出的α粒子在电场中做类平抛运动,轨迹如图所示。

沿速度v方向做匀速直线运动, 位移1分)

沿场强E方向做匀加速直线运动,位移1分)

则由得:2分)

故此α粒子从金箔上穿出时,损失的动能为

2分)

练习册系列答案
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A.R接到a电源上,电源的效率较高

B.R接到b电源上,电源的输出功率较大

C.R接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低

D.R接到b电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高

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A.它们的动能相同

B.他们运动的周期相同

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A.则两单色光的光子动量之比为

B.当两束单色光从玻璃射向真空时,其临界角的正弦之比

C.若波长为λ1λ2的这两束光分别由处在n3n5激发态的氢原子跃迁到n2激发态时产生的,则两束光的频率之比约为0.66

D.这两束光都能使某种金属发生光电效应,产生的光电子最大初动能之差为EK2EK1

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A.Q1Q2为同种电荷

B.Q1Q2带电量之比为1:9

C.x=6cm处电势为0

D.该试探电荷沿x轴正方向运动时,电势能先减小后增大

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【题目】从天然铀中分离出235U是核能开发利用的关键技术。小李同学设计了电磁分离235U238U的实验方案,如图甲所示。含有带电量均为q235U238U离子,从容器A下方的小孔S1进入加速电压为U的匀强电场中,其初速度可视为零,以离子刚射入磁场时的O点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,x轴下方有垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为B。离子在磁场中行进半个圆周后被位于原点O右侧x轴上的收集器分别收集。核子的质量为m,不考虑离子重力及离子间的相互作用。

(1)求收集器收集到235U238U离子的位置坐标x

(2)实际上加速电压U会有微小变化,设其变化范围为[(U-△U)(U+△U)]。为了完全分离出这两种离子,△U/U应小于多少?

(3)初速为零,带电量为q235U238U离子,经过加速电压为U的特殊电场,从O点垂直进入磁场时,与垂直x轴入射方向左右对称偏离,导致有一个发散角α,如图乙所示。若α角过大,可能使两束离子发生交叠,导致两种离子无法完全分离,为保证上述两种离子被完全分离,求允许的最大发散角αm(可以用反三角函数表示)

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A. 此北斗导航卫星绕地球运动的周期大于24小时

B. 此北斗导航卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度

C. 此北斗导航卫星的线速度小于地球同步卫星的线速度

D. 此北斗导航卫星的加速度小于地球同步卫星的加速度

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A.微粒从M点运动到N点动能一定增加

B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加

C.微粒从M点运动到N点机械能一定增加

D.若微粒带正电荷,则A板一定带正电荷

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A. 带电粒子带正电

B. 粒子在ab两点的受力方向沿电场线向左

C. 粒子在a点的速度大于在b点的速度

D. a点电场强度小于b点电场强度

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