【題目】飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng).某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖1,截面半徑為R的圓柱腔分別為兩個(gè)工作區(qū),I為電離區(qū),將氙氣電離獲得1價(jià)正離子;為加速區(qū),長(zhǎng)度為L,兩端加有電壓,形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng).I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入區(qū),被加速后以速度vM從右側(cè)噴出.區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,在離軸線處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子.假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動(dòng),截面如圖2所示(從左向右看).電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角(0<α<90).推進(jìn)器工作時(shí),向I區(qū)注入稀薄的氙氣.電子使氙氣電離的最小速度為v0,電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大,電離效果越好.已知離子質(zhì)量為M;電子質(zhì)量為m,電量為e.(電子碰到器壁即被吸收,不考慮電子間的碰撞).

(1)求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大;

(2)為取得好的電離效果,請(qǐng)判斷I區(qū)中的磁場(chǎng)方向(按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”);

(3) α為90時(shí),要取得好的電離效果,求射出的電子速率v的范圍;

(4)要取得好的電離效果,求射出的電子最大速率vMα的關(guān)系.

【答案】12)垂直紙面向外 (34

【解析】試題分析:(1)離子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理得:,得:

離子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系得:,得:。

2)要取得較好的電離效果,電子須在出射方向左邊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),即為按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則可知,此刻區(qū)磁場(chǎng)應(yīng)該是垂直紙面向外。

3)當(dāng)時(shí),最大速度對(duì)應(yīng)的軌跡圓如圖一所示,與區(qū)相切,此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為:

洛倫茲力提供向心力,有:,得:,即速度小于等于

此刻必須保證

4)當(dāng)電子以角入射時(shí),最大速度對(duì)應(yīng)軌跡如圖二所示,軌跡圓與圓柱腔相切,此時(shí)有:

,,

由余弦定理有:

聯(lián)立解得:,再由:,得:。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一質(zhì)量為1kg的小球從空中下落,與水平地面相碰后彈到空中某一高度,此過程的v﹣t圖象如圖所示.若不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,則由圖可知( )

A.小球從高度為1 m處開始下落

B.小球在碰撞過程中損失的機(jī)械能為4.5 J

C.小球能彈起的最大高度為0.45 m

D.整個(gè)過程中,小球克服重力做的功為8 J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向與水平方向夾角為θθ≠45°),場(chǎng)中有一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電小球,用長(zhǎng)為L的細(xì)線懸掛于O點(diǎn).當(dāng)小球靜止時(shí),細(xì)線恰好水平.現(xiàn)用一外力將小球沿圓弧緩慢拉到豎直方向最低點(diǎn),小球電荷量不變,則在此過程中

A. 外力所做的功為mgLcotθ

B. 帶電小球的電勢(shì)能增加qEL(sinθ+cosθ

C. 帶電小球的電勢(shì)能增加2mgLcotθ

D. 外力所做的共為mgLtanθ

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下面是對(duì)電源和電流概念的認(rèn)識(shí),正確的是(  )

A. 電動(dòng)勢(shì)反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的本領(lǐng)

B. 電動(dòng)勢(shì)和電勢(shì)差的單位相同,電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上就是電勢(shì)差

C. 電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向

D. 在金屬導(dǎo)體中,電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)學(xué)習(xí)傳感器后,用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等儀器設(shè)計(jì)了一個(gè)高溫報(bào)警器,要求是:正常情況綠燈亮,有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警.電路如圖所示,圖中儀器還不完整,請(qǐng)完成以下問題:

(1)圖中的甲還需要放入的元件是______;

A.二極管

B.光敏電阻

C.NTC熱敏電阻(阻值隨溫度升高而減。

D.PTC熱敏電阻(阻值隨溫度升高而增大)

(2)電路正確連接之后,該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn).要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警,則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭往____(填“左”或“右”)移動(dòng)一點(diǎn).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用如圖1所示的裝置進(jìn)行“探究功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),回答下列問題:

(1)如圖1,在本實(shí)驗(yàn)中是通過改變橡皮筋的_________來(lái)改變拉力做功的數(shù)值(選填“條數(shù)”或“長(zhǎng)度”);

(2)實(shí)驗(yàn)中得到圖3所示的紙帶,通過測(cè)量_________兩點(diǎn)間的距離計(jì)算小車獲得的速度(選填“AB”或BC”).

(3)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是______

A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值

B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持一致

C.放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該使其水平放置

D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出

(4)甲、乙兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作均正確.甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了功和速度的關(guān)系圖線,即W-v圖,如圖(2)甲,并由此圖線得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論.乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了功與速度平方的關(guān)系圖線,即W-v2圖,如圖(2)乙,并由此也得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論.關(guān)于甲、乙兩位同學(xué)的分析,你的評(píng)價(jià)是_______

A.甲的分析不正確,乙的分析正確

B.甲的分析正確,乙的分析不正確

C.甲和乙的分析都正確

D.甲和乙的分析都不正確

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖一所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中(電源正負(fù)極可以對(duì)調(diào)),用同一光電管得到了三條可見光的光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(圖二中的甲光、乙光、丙光).下列說法中正確的有( 。

A. 只要電流表中有電流通過,光電管中就發(fā)生了光電效應(yīng)

B. 同一光電管對(duì)不同顏色的單色光的極限頻率(截止頻率)與入射光有關(guān)

C. (圖一中)電流表G的電流方向可以是a流向b、也可以是b流向a

D. (圖二中)由于甲光和乙光有共同的Uc2,可以確定甲光和乙光是同一種色光

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列物理學(xué)史描述正確的是( 。

A. 瑪麗居里提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說

B. 盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子

C. 查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

D. 愛因斯坦質(zhì)能方程為核能的開發(fā)利用提供了理論依據(jù)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,水平光滑長(zhǎng)桿上套有小物塊A,細(xì)線跨過位于O點(diǎn)的輕質(zhì)光滑定滑輪,一端連接A,另一端懸掛小物塊B,物塊A、B質(zhì)量相等。CO點(diǎn)正下方桿上的點(diǎn),滑輪到桿的距離OC=h。開始時(shí)A位于P點(diǎn),PO與水平方向的夾角為30°,F(xiàn)將AB靜止釋放。則下列說法正確的是()

A. 物塊A經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度大小為

B. 物體A在桿上長(zhǎng)為 的范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)

C. 物塊AP點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中,細(xì)線對(duì)A拉力的功率一直增大

D. 在物塊AP點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中,物塊B克服細(xì)線拉力做的功小于B重力勢(shì)能的減少量

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案