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【题目】如图甲是一种利用磁场偏转的粒子收集装置原理图。两块磁铁前后平行垂直水平面放置,收集板位于两块磁铁之间,平行于上下底面从高到低依次放置,所有收集板的右端在同一竖直面上,收集板长度从高到低依次变大,因而左端位置不同。已知两磁铁之间的长方体空间内存在水平方向的匀强磁场,磁感应强度为B=0.1T。一个粒子源被固定在其底面上,粒子源竖直向上发射出质量为kg、电荷量绝对值为C、动能不同的粒子,这些粒子进入磁场后,在磁场的作用下运动,并打到右侧的多片收集板上(如图乙中D1D2D3所示)。收集板D1刚好与粒子出射点在同一高度,已知收集板D1D2D3收集的最小粒子动能分别为eVeVeV。粒子击中收集板后有一定比例反射,反射前后粒子速度方向与收集板平面的夹角大小不变,反射速度最大值为撞击前速度的k=06倍。重力及粒子间的相互作用忽略不计。

1)试判断粒子的电性,并写出粒子在磁场中运动的半径r与动能Ek的关系式(用qmB表示);

2)计算D1板左端到粒子源的水平距离s1,并讨论要使得能量在ED1ED2之间的粒子最终全部被D1吸收,D1板至少多长(左端到右端的距离);

3)为了使粒子在撞击收集板反弹后不会碰到其他收集板,D2D3D1竖直距离的最小值分别为多少?并算出此时D2的左端到粒子源的水平距离s2

【答案】1)负电;;(2)见解析;(3)见解析

【解析】

1)粒子在垂直纸面向内的磁场中向右偏,由左手定则判断,粒子带负电,洛伦兹力提供向心力

动能,得

2)由上小题知

代入数据得

m

打到D1的最大动能的临界是eV,其对应的半径m

因此其第一次在D1上的落点到粒子源的距离为

这些粒子中反弹的粒子速度最大为原来的k倍,故半径为原来的k

因此这些反射的粒子不断的向右以半圆的轨迹运动,半径按k倍减小,经无穷多次碰撞后,粒子到粒子源的距离

因此D1的板长至少为

3)粒子在D1板中碰撞后反弹,到达的最大高度为

此即D2板距D1板的最短距离。如图所示,由三角形知,底边长为0.32mD2左端点到粒子源的距离

打在D2板上速度最大的粒子,恰好经过D3板左边缘,其半径为

打在D2板上反射后,其半径变为

其轨迹最高点到向上最大距离d2可由两相似三角形关系表示,即

解得

D3板到D1板的距离至少为

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,用绳子的一端系住一个物体绕过定滑轮,绳的另一端分别在位置123时,绳的拉力分别为,绳对滑轮的压力分别为。假定物体始终保持静止,不计一切摩擦。则

A.

B.

C.

D.

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【题目】“氦-3”是地球上很难得到的清洁、安全和高效的核聚变发电燃料,被科学家们称为“完美能源”。普通水中含有质量约0.0150%的“重水”(普通水H2O的两个氢中的一个被氘核取代),使两个氘核通过反应发生聚变产生“氦-3”,已知氘核的质量是kg,氦-3的质量是kg,中子的质量是kg19g“重水”含有的氘核数目为个,若一天内“烧”掉1L普通水中的所有氘核,则(  )

A.发生聚变反应后比结合能减小

B.聚变反应前后质量守恒但能量不守恒

C.两个氘核聚变后释放的能量约为3.3MeV

D.所有氘核聚变后可获得约14.6kW的平均功率

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【题目】如图所示是小孩推滑块游戏的装置,此装置由粗糙水平面AB、倾角为6°的光滑斜面BC和平台CD构成。若质量为1kg的滑块在大小为2N的水平推力作用下,从A点由静止出发,滑块在水平面AB上滑行一段距离后撤去推力,滑块继续向前运动通过斜面到达平台。已知水平面AB长度为2m,斜面BC长度为1m,滑块与水平面之间的动摩擦因数为0.1sin6°=0.1,滑块可看成质点且在B处的速度损失不计。

1)求滑块在推力作用下的加速度大小;

2)若推力作用距离为2m,求滑块刚到平台时的速度大小;

3)若滑块能够到达平台,求滑块在斜面运动的最长时间。

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【题目】如图甲是研究平抛运动的实验装置图.

(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有__

A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平,且斜槽轨道必须光滑

B.将木板校准到竖直,并使木板平面与小球运动的平面平行

C.每次小球应从同一高度由静止释放

D.每次释放小球时的位置越高,实验效果越好

(2)图乙是柴同学多次实验后,得到小球经过的5个位置,请用笔画出小球平抛运动的轨迹____

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【题目】下列说法中正确的是____.

A. 一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大

B. 第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律

C. 当分子间距r>r0时,分子间的引力随着分子间距的增大而增大,分子间的斥力随着分子间距的增大而减小,所以分子力表现为引力

D. 大雾天气学生感觉到教室潮湿,说明教室内的相对湿度较大

E. 一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的

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【题目】如图所示,为氢原子能级图,现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,并发射光子照射一个钠光管,其逸出功为2.29ev,以下说法正确的是(   )

A. 氢原子可能发出6种不同频率的光

B. 能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子

C. 光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部

D. 钠光电管发出的光电子轰击处于基态的氢原子只能使氢原子跃迁到n=2的能级

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【题目】如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒ab所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放ab,它们由静止开始运动,在随后的某时刻tab经过电容器两极板间下半区域的同一水平面,ab间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是

A. a的质量比b的大

B. t时刻,a的动能比b的大

C. t时刻,ab的电势能相等

D. t时刻,ab的动量大小相等

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【题目】如图甲所示,A 车原来临时停在一水平路面上,B 车在后面匀速向 A 车靠近,A 车司机发现后启动 A车,以 A 车司机发现 B 车为计时起点(t0)AB 两车的 v-t 图象如图乙 所示.已知 B 车在第1s 内与 A 车的距离缩短了 x112 m.则下列说法正确的是( )

A.A 车的加速度 a 的大小为 3m/s2

B.A 车的加速度 a 的大小为 5 m/s2

C. AB 两车不会相撞,则 A 车司机发现 B 车时(t0)两车的距离 x0 应大于 36m

D. AB 两车不会相撞,则 A 车司机发现 B 车时(t0)两车的距离 x0 应大于 28m

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