10．如圖所示為測(cè)量某種離子的比荷的裝置，讓中性氣體分子進(jìn)入電離室A，在那里被電離成離子．這些離子從電離室的小孔飄出，從縫S1進(jìn)入加速電場(chǎng)被加速，然后讓離子從縫S2垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上的P點(diǎn)．已知加速電壓為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度不計(jì)，求：
（1）離子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)速度；
（2）該離子的比荷$\frac{q}{m}$．

分析 粒子在電場(chǎng)中加速過程，根據(jù)動(dòng)能定理列式；在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式．

解答 解：電場(chǎng)中加速過程，根據(jù)動(dòng)能定理，有：qU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$；
在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)過程，根據(jù)牛頓第二定律，有：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$；
結(jié)合幾何關(guān)系，軌道半徑為：r=$\frac{a}{2}$；
聯(lián)立解得：v=$\frac{4U}{aB}$，$\frac{q}{m}$=$\frac{8U}{{a}^{2}{B}^{2}}$；
答：（1）離子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)速度為$\frac{4U}{aB}$；
（2）該離子的比荷$\frac{q}{m}$為$\frac{8U}{{a}^{2}{B}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是明確粒子的運(yùn)動(dòng)過程，先加速運(yùn)動(dòng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理和牛頓第二定律分別列式分析．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

9．汽車以12m/s速度行駛，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方有人橫道，則以4m/s2的加速度急剎車，剎車起經(jīng)過4s車的位移是（　�。�
A．16mB．18mC．24mD．40m

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

1．質(zhì)譜儀是用來測(cè)定帶電粒子質(zhì)量的一種裝置，如圖所示，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，方向垂直紙面向外．一束電荷量相同質(zhì)量不同的帶正電的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外．結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間距離為△x，粒子所帶電荷量為q，且不計(jì)重力．求：
（1）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)B2時(shí)的速度v；
（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差△m．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

18．如圖所示，阻值均為2Ω的定值電阻R1和R2通過水平和傾斜平行金 屬導(dǎo)軌連接，水平導(dǎo)軌與傾斜導(dǎo)軌平滑相接，導(dǎo)軌間距離為0.5m，傾斜導(dǎo)軌與水平面夾角為60°，水平導(dǎo)軌間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.03T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，傾斜導(dǎo)軌處沒有磁場(chǎng)．一根質(zhì)量為0.1kg、長(zhǎng)度為0.5m、阻值為2Ω的導(dǎo)體棒從傾斜導(dǎo)軌一定高度處由靜止釋放，導(dǎo)體棒與傾斜導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$，水平導(dǎo)軌光滑，導(dǎo)體棒在水平導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)s=2m停下來，在此過程中電阻R1上產(chǎn)生的熱量為0.3J，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度g=10m/s2，則下列說法正確的是（　�。�
A．導(dǎo)體棒在傾斜導(dǎo)軌上釋放點(diǎn)離水平面的高度為2m
B．導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的最大速度為6m/s
C．R1兩端的最大電壓為0.03V
D．導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中通過R1的電荷量為0.01C

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．在如圖所示的傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅰ的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，磁場(chǎng)的寬度均為L(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)時(shí)，恰好以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框的動(dòng)能變化量為△Ek，重力對(duì)線框做功大小為W1，安培力對(duì)線框做功大小為W2，下列說法中正確的有（　　）
A．在下滑過程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1
B．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，機(jī)械能守恒
C．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程，有（W1-△Ek）機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
D．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框動(dòng)能的變化量大小為△Ek=W1-W2

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

15．如圖所示，寬L=2m、足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和M′N′放在傾角為θ=30°的斜面上，在N和N′之間連接一個(gè)R=2.0Ω的定值電阻，在AA′處放置一根與導(dǎo)軌垂直、質(zhì)量m=0.8kg、電阻r=2.0Ω的金屬桿，桿和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T、方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．用輕繩通過定滑輪將電動(dòng)小車與桿的中點(diǎn)相連，滑輪與桿之間的連線平行于斜面，開始時(shí)小車位于滑輪正下方水平面上的P處（小車可視為質(zhì)點(diǎn)），滑輪離小車的高度H=4.0m．啟動(dòng)電動(dòng)小車，使之沿PS方向以v=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)，當(dāng)桿滑到OO′位置時(shí)的加速度a=3.2m/s2，AA′與OO′之間的距離d=1m，求：

（1）該過程中，通過電阻R的電量q；
（2）桿通過OO′時(shí)的速度大�。�
（3）桿在OO′時(shí)，輕繩的拉力大�。�
（4）上述過程中，若拉力對(duì)桿所做的功為13J，求電阻R上的平均電功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

2．圖中a、b是兩個(gè)位于固定斜面上的正方體物塊，它們的質(zhì)量相等．F是沿水平方向作用于a上的外力．已知a、b的接觸面，a、b與斜面的接觸面都是光滑的．下列說法不正確的是（　�。�
A．a、b一定沿斜面向上運(yùn)動(dòng)
B．a對(duì)b的作用力沿水平方向
C．a、b對(duì)斜面的正壓力相等
D．a受到的合力沿水平方向的分力等于b受到的合力沿水平方向的分力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

19．如圖所示，半徑為R的絕緣圓筒中有沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，筒形場(chǎng)區(qū)的邊界由彈性材料構(gòu)成．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（不計(jì)重力）以某一速度從簡(jiǎn)壁上的小孔M進(jìn)入筒中，速度方向與半徑成θ=300夾角，并垂直于磁場(chǎng)方向．離子和筒壁的碰撞無能量和電荷量的損失．若選擇合適的進(jìn)入速度，離子可以從M孔射出．問：
（1）離子的速度多大時(shí)，離子可以在最短的時(shí)間內(nèi)返回M孔？最短的時(shí)間是多少？
（2）如果離子與筒壁發(fā)生兩次碰撞后從M孔射出，離子的速率是多大？從進(jìn)入圓筒到返回M孔經(jīng)歷的時(shí)間是多少？
（3）如果離子與筒壁發(fā)生n次碰撞后從M孔射出，離子的速率又是多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

20．如圖甲所示，在兩個(gè)水平平行金屬極板間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為E=2×106 N/C和B1=0.1T，極板的長(zhǎng)度l=$\frac{\sqrt{3}}{3}$m，間距足夠大．在板的右側(cè)還存在著另一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，圓形區(qū)域的圓心O位于兩平行金屬極板的中線上，圓形區(qū)域的半徑R=$\frac{\sqrt{3}}{3}$m．有一帶正電的粒子以某一速度沿極板的中線水平向右飛入極板后恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，飛出圓形磁場(chǎng)區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60°，不計(jì)粒子的重力，粒子的比荷$\frac{q}{m}$=2×108 C/kg．

（1）求粒子沿極板的中線飛入的初速度v0．
（2）求圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大�。�
（3）在其他條件都不變的情況下，將極板間的磁場(chǎng)B1撤去，為使粒子飛出極板后不能進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，求圓形區(qū)域的圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足的條件．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案