【題目】質(zhì)譜分析儀中，為解決帶電粒子速度方向的發(fā)散問題，常使用準(zhǔn)直管和偏轉(zhuǎn)電場的小孔相配合的方式。如圖甲所示的質(zhì)譜分析儀中，離子源A產(chǎn)生的初速為零、帶電量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準(zhǔn)直管，從中軸線上的O點(diǎn)垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)后通過極板MN上的小孔S離開電場，經(jīng)過一段勻速直線運(yùn)動，垂直于邊界O′P進(jìn)入扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域O′PQ。質(zhì)量為m的正離子恰好能夠垂直打在O′Q的中點(diǎn)S1處，已知MO=d，MS=2d，O′T=R，∠PO′Q=90°。（忽略粒子所受重力）求：

（1）正離子到達(dá)O點(diǎn)的動能；

（2）偏轉(zhuǎn)電場場強(qiáng)E0的大小以及MN與O′P的夾角；

（3）扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；

（4）能打在O′Q上的正離子的質(zhì)量mx的范圍；

【答案】（1） （2） ；45°（3） （4）

【解析】

（1）動能定理得

（2）正離子被電壓為U0的加速電場加速后速度設(shè)為v1，對正離子的加速過程應(yīng)用動能定理

有：

正離子垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，作類平拋運(yùn)動，加速度設(shè)為a，

垂直電場方向勻速運(yùn)動：，

沿場強(qiáng)方向勻加速運(yùn)動：，

又由速度方向關(guān)系可得：

解得θ=45°

電場強(qiáng)度

（3）正離子進(jìn)入磁場時的速度大小為：，

正離子在勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動，由洛倫茲力提供向心力：，

解得扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小：

（4）打在O′Q上正離子的軌跡范圍如圖所示，

由 解得最大半徑，

同時可得最小半徑為

再根據(jù)，由，

解得。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某次發(fā)射遠(yuǎn)地圓軌道衛(wèi)星時，先讓衛(wèi)星進(jìn)入一個近地的圓軌道Ⅰ，在此軌道正常運(yùn)行時，衛(wèi)星的軌道半徑為R1、周期為T1、經(jīng)過p點(diǎn)的速度大小為、加速度大小為 ；然后在P點(diǎn)點(diǎn)火加速，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道Ⅱ，在此軌道正常運(yùn)行時，衛(wèi)星的周期為T2，經(jīng)過p點(diǎn)的速度大小為、加速度大小為，經(jīng)過Q點(diǎn)速度大小為；穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)圈后達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時再次點(diǎn)火加速，進(jìn)入遠(yuǎn)地圓軌道Ⅲ在此軌道正常運(yùn)行時，衛(wèi)星的軌道半徑為R3、周期為T3、經(jīng)過Q點(diǎn)速度大小為(軌道Ⅱ的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)分別為軌道Ⅰ上的P點(diǎn)、軌道Ⅲ上的Q點(diǎn))．已知R3＝2R1，則下列關(guān)系正確的是(　　)

A. T2＝3T1B. T2＝T3C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)有半徑R=0.8m的四分之一光滑圓弧軌道與長CD = 2.0m的絕緣水平面平滑連接。水平面右側(cè)空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度E=40N/C，方向豎直向上，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，方向垂直紙面向外。兩個質(zhì)量均為m=2.0×10－6kg的小球a和b，a球不帶電，b球帶q=1.0×10－6C的正電，并靜止于水平面右邊緣處。將a球從圓弧軌道頂端由靜止釋放，運(yùn)動到D點(diǎn)與b球發(fā)生正碰，碰撞時間極短，碰后兩球粘合成一體飛入復(fù)合場中，最后落在地面上的P點(diǎn)。已知小球a在水平面上運(yùn)動時所受的摩擦阻力f=0.1mg，DP =2DN，取g=10m/s2. a、b均可作為質(zhì)點(diǎn)。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）求：

（1）小球在C點(diǎn)對軌道的壓力大��；

（2）小球a與b相碰后瞬間速度的大小v；

（3）水平面離地面的高度h．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量m=1kg的小球從某高度下落后剛好沿一光滑的圓弧AB滾下后落在地面的C點(diǎn)，已知圓弧半徑R=0.5m，A點(diǎn)距離地面的高度H=1.3m，測得小球經(jīng)過B時的速度大小為10m/s，運(yùn)動過程中忽略空氣阻力的影響，取重力加速度g=10m/s2，則：

（1）小球經(jīng)過B點(diǎn)時對圓弧軌道的壓力是多少；

（2）小球落地點(diǎn)C到地面上D點(diǎn)的距離是多少。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某小組利用圖（a）所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系，圖中V1和V2為理想電壓表；R為滑動變阻器，R0為定值電阻（阻值100 Ω）；S為開關(guān)，E為電源。實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(jì)（圖中未畫出）測出。圖（b）是該小組在恒定電流為50.0μA時得到的某硅二極管U-t關(guān)系曲線�；卮鹣铝袉栴}：

（1）實(shí)驗(yàn)中，為保證流過二極管的電流為50.0μA，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電壓表V1的示數(shù)為U1=______mV；根據(jù)圖（b）可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時，硅二極管正向電阻_____（填“變大”或“變小”），電壓表V1示數(shù)_____（填“增大”或“減小”），此時應(yīng)將R的滑片向_____（填“A”或“B”）端移動，以使V1示數(shù)仍為U1。

（2）由圖（b）可以看出U與t成線性關(guān)系，硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為=_____×10-3V/℃（保留2位有效數(shù)字）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺上有一個質(zhì)量為m的小物塊，用長為L的輕細(xì)繩將物塊連接在通過轉(zhuǎn)臺中心的轉(zhuǎn)軸上，細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角為θ，系統(tǒng)靜止時細(xì)繩繃直但張力為零．物塊與轉(zhuǎn)臺間動摩擦因數(shù)為μ（），設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，在物塊離開轉(zhuǎn)臺前（ ）

A.物塊對轉(zhuǎn)臺的壓力大小等于物塊的重力

B.轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動的過程中物塊受轉(zhuǎn)臺的靜摩擦力方向始終指向轉(zhuǎn)軸

C.繩中剛出現(xiàn)拉力時,轉(zhuǎn)臺的角速度為

D.物塊能在轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管（容積可忽略）連通，閥門K2位于細(xì)管的中部， A、B的頂部各有一閥門K1、K3，B中有一可自由滑動的活塞，面積為S，活塞的體積可忽略。初始時三個閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓P0的4. 5倍后關(guān)閉K1. 已知室溫為27℃，汽缸導(dǎo)熱。

（1）打開K2，穩(wěn)定時活塞正好處于B氣缸的中間位置，求活塞的質(zhì)量；

（2）接著打開K3，待活塞的位置穩(wěn)定后，再緩慢降低汽缸內(nèi)氣體，使其溫度降低20℃和50℃，分別求出穩(wěn)定時活塞下方氣體的壓強(qiáng)。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)的3/4圓弧形光滑軌道半徑為R，A端與圓心O等高，AD為與水平方向成45°角的斜面，B端在O的正上方，一個質(zhì)量為m的小球在A點(diǎn)正上方某處由靜止開始釋放，自由下落至A點(diǎn)后進(jìn)入圓形軌道并能沿圓形軌到達(dá)B點(diǎn)，且到達(dá)B處時小球?qū)A弧軌道頂端的壓力大小為mg。求：

（1）小球到B點(diǎn)時的速度大��？

（2）小球從B點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)所用的時間？

（3）小球落到斜面上C點(diǎn)時的速度大��？

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