[题目]现代科学仪器常利用电场.磁场控制带电粒子的运动.某装置可用于气体中某些有害离子进行收集.如图1所示.Ⅰ区为加速区.Ⅱ区为离子收集区.其原理是通过板间的电场或磁场使离子偏转并吸附到极板上.达到收集的目的.已知金属极板CE.DF长均为d.间距也为d.AB.CD间的电势差为U.假设质量为m.电荷量为q的大量正离子在AB极均匀分布.离子由静止� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

【题目】现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动，某装置可用于气体中某些有害离子进行收集，如图1所示。Ⅰ区为加速区，Ⅱ区为离子收集区，其原理是通过板间的电场或磁场使离子偏转并吸附到极板上，达到收集的目的。已知金属极板CE、DF长均为d，间距也为d，AB、CD间的电势差为U，假设质量为m、电荷量为q的大量正离子在AB极均匀分布。离子由静止开始加速进入收集Ⅱ区域，Ⅱ区域板间有匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，离子恰好沿直线通过Ⅱ区域；且只撤去电场时，恰好无离子从Ⅱ区域间射出，收集效率（打在极板上的离子占离子总数的百分比）为100%，（不考虑离子间的相互作用力、重力和极板边缘效应）。

（1）求离子到达Ⅱ区域速度大小；

（2）求Ⅱ区域磁感应强度B的大小

（3）若撤去Ⅱ区域磁场，只保留原来的电场，则装置的收集效率是多少？

（4）现撤去Ⅱ区域的电场，保留磁场但磁感应强度大小可调。假设AB极上有两种正离子，质量分别为m1、m2，且m1≤4m2，电荷量均为q1。现将两种离子完全分离，同时收集更多的离子，需在CD边上放置一探测板CP（离子必须打在探测板上），如图2所示。在探测板下端留有狭缝PD，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离，试求狭缝PD宽度的最大值。

【答案】（1）（2）（3）50%（4）

【解析】（1）离子在Ⅰ区域初速度为0开始加速，由动能定理：

可得

（2）进入DF极板的离子恰好不从极板射出，确定圆心；尘埃在磁场中的半径r=d,如图所示；

磁场中洛伦磁力提供向心力：

（3）电场、磁场同时存在时，尘埃匀速直线，满足：qE=qvB

撤去磁场以后粒子在电场作用下平抛，假设距离DF极板y的粒子恰好离开电场：

由平抛运动规律：y=，d=vt

解得：y=0.5d

当y>0.5d时，时间更长，水平位移x>d，即0.5d到d这段距离的粒子会射出电场，

则从平行金属板出射的尘埃占总数的百分比

（4）设两离子在磁场中做圆周运动的半径为R1和R2，根据洛伦兹力做向心力得

代入得：

则半径关系为

因为m1≤4m2，则有R1≤2R2，此时狭缝最大值x同时满足（如图所示）

x=2R1-2R2

d=2R1+ x

解得：

练习册系列答案

口算心算速算天天练江苏人民出版社系列答案

开心考卷单元测试卷系列答案

开心试卷期末冲刺100分系列答案

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！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】如图所示，a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是（）

A. c和d B. a和c C. b和c D. a和b

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】关于点电荷，下列说法中正确的是

A.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷

B.体积较大的带电体一定不能看成是点电荷

C.当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷

D.当带电体带电荷量很少时，可看成点电荷

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】在做《研究匀变速直线运动》的实验时，某同学得到一条纸带，如图所示，并且每隔四个计时点取一个计数点，已知每两个计数点间的距离为s，且s1=0.96cm，s2=2.88cm，s3=4.80cm，s4=6.72cm，s5=8.64cm，s6=10.56cm，电磁打点计时器的电源频率为50Hz．计算此纸带的加速度大小a=m/s2 ，打第4个计数点时纸带的速度大小v=m/s．请你依据本实验推断第6记数点和第7记数点之间的距离是 cm．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】如图所示，在平面直角坐标系内，第一象限的等腰三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场．一质量为m、带电荷量为q的带电粒子从电场中Q(－2h，－h)点以速度v0水平向右射出，经坐标原点O射入第一象限，最后以垂直于PN的方向射出磁场．已知MN平行于x轴，N点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求：