【題目】質(zhì)譜儀可利用電場和磁場將比荷不同的離子分開，這種方法在化學分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應用。如圖所示，虛線上方有兩條半徑分別為R和r(R>r)的半圓形邊界，分別與虛線相交于A、B、C、D點，圓心均為虛線上的O點，C、D間有一熒光屏。虛線上方區(qū)域處在垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應強度為B。虛線下方有一電壓可調(diào)的加速電場，離子源發(fā)出的某一正離子由靜止開始經(jīng)電場加速后，從AB的中點垂直進入磁場，離子打在邊界上時會被吸收。當加速電壓為U時，離子恰能打在熒光屏的中點。不計離子的重力及電、磁場的邊緣效應。求：

(1)離子的比荷；

(2)離子在磁場中運動的時間；

(3)離子能打在熒光屏上的加速電壓范圍。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

（1）離子甲做勻速圓周運動，根據(jù)幾何關(guān)系找到半徑，根據(jù)結(jié)合在電場中的加速，求解荷質(zhì)比；（2） 離子在磁場中運動半個周期，根據(jù)周期公式求解時間；（3）根據(jù)離子能打在熒光屏上的兩個邊緣的情況求解加速電壓的范圍.

（1）離子甲的半徑

由勻速圓周運動得

在電場中加速，有

解得：

（2）離子在磁場中運動的周期為

在磁場中運動的時間

解得：

（3）由（1）中關(guān)系，知加速電壓和離子半徑之間的關(guān)系為

若離子恰好打在熒光屏上的C點，軌道半徑

若離子恰好打在熒光屏上的D點，軌道半徑

即離子能打在熒光屏上的加速電壓范圍：

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】（1）某物理實驗小組在使用多用電表按正確步驟測量某一電阻阻值，選擇開關(guān)指在“×100”歐姆檔，指針指示位置如下圖所示，則此電阻的阻值是________Ω。

（2）然后他們用伏-安法來測未知電阻（電流表的內(nèi)阻約1Ω，電壓表的內(nèi)阻約20kΩ）；為了得到盡量多的數(shù)據(jù)、較精確測出電阻值，并要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，他們應選用下圖中的______圖所示電路進行實驗。用此方法測出的電阻值比真實值偏________。（選填“小”或“大”）

（3）在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，某同學測得了七組數(shù)據(jù)（如下表）。

組別

1

2

3

4

5

6

7

U/v

1.22

1.02

0.88

0.60

0.63

0.51

0.48

I/A

0.2

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1.0

①根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在圖中已描好點，該同學也作出U—I圖線；

從圖線中得出，電源電動勢E=_________V；內(nèi)電阻r =_______Ω。

②若另一位同學未畫出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式E= U1+I1 r和E=U2+I2 r算出E和r，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，則他選用其中第4組和第_____組數(shù)據(jù)時算得的結(jié)果誤差大。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一帶電粒子垂直射入勻強電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后從磁場的左邊界上M點進入垂直紙面向外的勻強磁場中，最后從磁場的左邊界上的N點離開磁場．已知帶電粒子的比荷＝3.2×109 C/kg，電場強度E＝200 V/m，M、N間距MN＝1 cm，金屬板長L＝25 cm，粒子的初速度v0＝4×105 m/s，帶電粒子重力忽略不計，求：

(1)粒子射出電場時的運動方向與初速度v0的夾角θ；

(2)磁感應強度B的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端，如圖（a）所示。t=0時刻，小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑，一段時間后與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短）；當A返回到傾斜軌道上的P點（圖中未標出）時，速度減為0，此時對其施加一外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運動的v-t圖像如圖（b）所示，圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m，初始時A與B的高度差為H，重力加速度大小為g，不計空氣阻力。

（1）求物塊B的質(zhì)量；

（2）在圖（b）所描述的整個運動過程中，求物塊A克服摩擦力所做的功；

（3）已知兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均相等，在物塊B停止運動后，改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)，然后將A從P點釋放，一段時間后A剛好能與B再次碰上。求改變前面動摩擦因數(shù)的比值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某研究小組經(jīng)查閱資料了解到在空氣中低速下落的物體所受的空氣阻力可認為與物體速度大小成正比關(guān)系，因此下落的物體最終會達到一個恒定的速度，稱之為收尾速度。如圖所示為小球由靜止開始，在低速下落過程中速度隨時間變化的一部分圖像。圖中做出了t=0.5s時刻的切線，小球的質(zhì)量為0.5kg，重力加速度g取10m／s2，求：

(1)小球在t=0.5s時刻的加速度；

(2)小球最終的收尾速度；

(3)小球從靜止下落到t=0.5s時刻的位移。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為質(zhì)譜儀工作原理圖，離子從電離室A中的小孔S1逸出（初速度不計），經(jīng)電壓為U的加速電場加速后，通過小孔S2和S3，從磁場上邊界垂直于磁場方向進入磁感應強度為B勻強磁場中，運動半個圓周后打在接收底版D上并被吸收。對于同一種元素，若有幾種同位素時，就會在D上的不同位置出現(xiàn)按質(zhì)量大小分布的譜線，經(jīng)過分析譜線的條數(shù)、強度（單位時間內(nèi)打在底版D上某處的粒子動能）就可以分析該種元素的同位素組成。

(1)求比荷為的粒子進入磁場的速度大�。�

(2)若測得某種元素的三種同位素a、b、c打在底版D上的位置距離小孔S3的距離分別為L1、L2、L3，強度分別為P1、P2、P3，求：

①三種同位素a、b、c的粒子質(zhì)量之比m1：m2：m3；

②三種同位素a、b、c在該種元素物質(zhì)組成中所占的質(zhì)量之比M1：M2：M3.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖a所示，固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強磁場中，金屬桿ab與金屬框架接觸良好．在兩根導軌的端點d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計．現(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動，運動中桿ab始終垂直于框架．圖b為一段時間內(nèi)金屬桿受到的安培力f隨時間t的變化關(guān)系，則可以表示外力F隨時間t變化關(guān)系的圖象是（　�。�

A.

B.

C.

D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，長L=55cm的薄壁玻璃管與水平面成30°角傾斜放置，玻璃管粗細均勻，底端封閉、另一端開口�，F(xiàn)用長l=10cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體溫度為306K，且水銀面恰與管口齊平�，F(xiàn)將管口緩慢轉(zhuǎn)到豎直向上位置，并將水銀緩慢注入管中，直到水銀面再次與管口齊平，已知大氣壓強p=75cmHg。求

(i)水銀面再次與管口齊平時，管中氣體的壓強；

(ii)對豎直玻璃管緩慢加熱，若管中剛好剩下5cm高的水銀柱，氣體溫度升高了多少。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗小組想組裝一個雙量程(3 V、15 V)的電壓表，提供的器材如下：

A．電流表G：滿偏電流為300 μA，內(nèi)阻未知；

B．干電池E：電動勢為3 V，內(nèi)阻未知；

C．滑動變阻器R1：最大阻值約為5 kΩ，額定電流為1 A；

D．滑動變阻器R2：最大阻值約為16 kΩ，額定電流為0.5 A；

E．電阻箱R0：0～9999.9 Ω；

F．定值電阻R3：40 kΩ，額定電流為0.1 A；

G．開關(guān)兩個，導線若干。

(1)若用圖示電路測量電流表G　的電阻，則滑動變阻器R應選用____(選填“C”或“D”)。

(2)將開關(guān)S1、S2都斷開，連接好實物圖，將滑動變阻器的滑片P調(diào)到____(選填“a”或“b”)端。接通開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表G　的指針示數(shù)為200 μA；閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值為100 Ω時電流表G　的指針示數(shù)為100 μA，則電流表G　的內(nèi)阻測量值為___Ω。

(3)在虛線框中畫出雙量程電壓表的電路原理圖______，并標明所選的器材和改裝電壓表對應的量程，其中R0應取值為___kΩ。

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