练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    【题目】利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用．如图所示的矩形区域ACDG（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝．离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，一段时间后运动到GA边，被相应的收集器收集．整个装置内部为真空．已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2（m1＞m2），电荷量均为q．加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略．不计重力，也不考虑离子间的相互作用．

    （1）若忽略狭缝的宽度，当磁感应强度的大小为 B 时，求两种离子在 GA 边落点的间距 x；

    （2）若狭缝宽度不能忽略，狭缝过宽可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离．设磁感应强度大小可调，GA 边长为定值 L，狭缝宽度为 d，狭缝右边缘在 A 处．离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场．为保证上述两种离子能落在 GA 边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度．

    【答案】（1）（2）

    【解析】

    (1)离子在匀强磁场中将做匀速圆周运动，此时向心力提供洛伦兹力，由带电离子在磁场中运动的半径公式可分别求出质量为m1、m2的粒子的轨迹半径，两个轨迹的直径之差就是离子在GA边落点的间距。(2)由题意画出草图，通过图找出两个轨迹因宽度为d狭缝的影响，从而应用几何知识找出各量的关系，列式求解。

    （1）由动能定理得

    解得

    ①

    由牛顿第二定律

    如图所示

    利用①式得离子在磁场中的轨道半径为别为

    ，②

    两种离子在GA上落点的间距

    ③

    ( 2)质量为m1的离子，在GA边上的落点都在其入射点左侧2R1处，由于狭缝的宽度为d ，因此落点区域的宽度也是d。同理，质量为m2的离子在GA边上落点区域的宽度也是d。如图

    为保证两种离子能完全分离，两个区域应无交叠，条件为

    ④

    利用②式带入④得

    R1的最大值满足

    得

    求最大值

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】（1）某同学分别用螺旋测微器和10分度的游标卡尺测量小球的直径，其示数如图所示，则图1小球的直径为____mm．图2读出小球直径的值为____ m．

    （2）一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻．准备的器材有：电流表（0～200 mA，内阻是12 Ω），电阻箱R（最大阻值9.9 Ω），一个开关和若干导线．

    ①由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们将一个定值电阻和电流表并联，若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的2倍，则定值电阻的阻值R0＝_______Ω．　

    ②设计的电路图如图甲所示．

    若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I，并计算出，得到多组数据后描点作出R—，图线如图乙所示，则该电源的电动势：E＝______V，内阻r＝______Ω．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B．磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于M、N，MN=L，粒子打到板上时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反．质量为m、电荷量为-q的粒子速度一定，可以从左边界的不同位置水平射入磁场，在磁场中做圆周运动的半径为d，且d<L，粒子重力不计，电荷量保持不变。

    （1）求粒子运动速度的大小v；

    （2）欲使粒子从磁场右边界射出，求入射点到M的最大距离dm；

    （3）从P点射入的粒子最终从Q点射出磁场，PM=d，QN=，求粒子从P到Q的运动时间t．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】(1)用游标为50分度的卡尺(测量值可精确到0.02 mm)测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图甲所示，可读出圆筒的内径为______mm．

    (2)图乙中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为________mm．

    (3)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig＝100 μA、内阻rg＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻；

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图所示，大气球质量为100kg，载有质量为50kg的人（可以把人看做质点），静止在空气中距地面20m高的地方，气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这绳长至少应为

    A.20m

    B.30m

    C.40m

    D.50m

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图所示为甲、乙两物体从同一地点开始沿同一直线运动的位移-时间（x－t）图象，则下列说法正确的是 （ ）

    A.甲物体做曲线运动，乙物体做匀变速直线运动

    B.t1时刻，乙物体在甲物体的前方

    C.从t=0到t=t1时间内，两物体的平均速度大小相等

    D.相遇时，甲的速度大于乙的速度

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图1所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。

    （1）为了尽量减小实验误差，A球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足m1________m2（选填“>”或“<”）。

    （2）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量______(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。

    A.小球开始释放高度h

    B.小球抛出点距地面的高度H

    C.小球做平抛运动的水平位移

    （3）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是________。

    A.斜槽轨道必须光滑

    B.斜槽轨道末端必须水平

    C.B球每次的落点一定是重合的

    D.实验过程中，复写纸和白纸都可以移动

    （4）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图所示，一个小球在竖直环内至少能做（n+1）次完整的圆周运动，当它第（n-1）次经过环的最低点时的速度大小为7m/s，第n次经过环的最低点时速度大小为5m/s，则小球第（n+1）次经过环的最低点时的速度v的大小一定满足：( )

    A.等于3m/s

    B.小于1m/s

    C.等于1m/s

    D.大于1m/s

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【题目】如图所示，带电小球a由绝缘细线PM和PN悬挂而处于静止状态，其中PM水平，地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH，圆心P与a球位置重合，管道底端H与水平地面相切，一质量为m可视为质点的带电小球b从G端口由静止释放，当小球b运动到H端时对管道壁恰好无压力，重力加速度为g．在小球b由G滑到H过程中，下列说法中正确的是 ( )

    A.小球b机械能逐渐减小

    B.小球b所受库仑力大小始终为3mg

    C.细线PM的拉力不变

    D.小球b加速度不变

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案