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【題目】從天然鈾中分離出235U是核能開發(fā)利用的關鍵技術。小李同學設計了電磁分離235U和238U的實驗方案,如圖甲所示。含有帶電量均為q的235U和238U離子,從容器A下方的小孔S1進入加速電壓為U的勻強電場中,其初速度可視為零,以離子剛射入磁場時的O點為坐標原點,水平向右為x軸正方向,x軸下方有垂直紙面向內的勻強磁場,磁感應強度為B。離子在磁場中行進半個圓周后被位于原點O右側x軸上的收集器分別收集。核子的質量為m,不考慮離子重力及離子間的相互作用。
(1)求收集器收集到235U和238U離子的位置坐標x;
(2)實際上加速電壓U會有微小變化,設其變化范圍為[(U-△U)~(U+△U)]。為了完全分離出這兩種離子,△U/U應小于多少?
(3)初速為零,帶電量為q的235U和238U離子,經過加速電壓為U的特殊電場,從O點垂直進入磁場時,與垂直x軸入射方向左右對稱偏離,導致有一個發(fā)散角α,如圖乙所示。若α角過大,可能使兩束離子發(fā)生交疊,導致兩種離子無法完全分離,為保證上述兩種離子被完全分離,求允許的最大發(fā)散角αm。(可以用反三角函數(shù)表示)
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【題目】在學習了電磁驅動和電磁制動后,某物理興趣小組的同學設計了如下裝置進行研究。如圖所示,足夠長平行光滑導軌的間距L=0.2m,b1b2右側軌道水平,左側曲線軌道與水平軌道相切于b1b2,所有軌道均電阻不計。在水平軌道內有豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B=0.8T。質量為M=0.2kg、電阻為R1=0.1Ω的金屬棒b垂直于軌道靜止放置在與b1b2相距1m遠的水平軌道上,并用插銷固定。質量為m=0.1kg、電阻為R2=0.2Ω的金屬棒a由曲線軌道上端a1a2處靜止釋放,a1a2處到水平軌道的豎直高度h=0.45m,若金屬棒a在運動過程中始終與導軌垂直且保持良好接觸,金屬棒a與b相撞時無能量損失,g=10m/s2。求:
(1)金屬棒a第1次滑到b1b2處時的速度大小;
(2)金屬棒a與金屬棒b碰撞的次數(shù);
(3)若撤去固定金屬棒b的插銷,使其能自由移動,金屬棒a還是由曲線軌道上端a1a2處靜止釋放,金屬棒b初始靜止在水平軌道上,兩棒最終運動達到穩(wěn)定狀態(tài)。要使兩棒不相碰,則金屬棒b初始位置距離b1b2至少多遠?整個運動過程中金屬棒b上產生的焦耳熱是多少?
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【題目】如圖所示,是點電荷電場中的一條電場線,則 ( )
A. a點場強一定大于b點場強
B. 形成這個電場的電荷一定帶正電
C. 在b點由靜止釋放一個電子,將一定向a點運動
D. 正電荷在a處受到的靜電力大于其在b處的靜電力
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【題目】如圖,豎直的1/4圓弧軌道與一水平面相切連接,一質量為m=10kg的物體,由1/4圓弧軌道上端從靜止開始下滑,到達底端時的速度v=2m/s,然后沿水平面向右滑動2m距離后停止。已知軌道半徑R=0.4m,g=10m/s2則:
(1)物體滑至圓弧底端時對軌道的壓力是多大?
(2)物體沿軌道下滑過程中克服摩擦力做多少功?
(3)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ是多少?
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【題目】在圖所示實驗中,關于平行板電容器的充、放電,下列說法正確的是( )
A. 開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶正電
B. 開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶負電
C. 開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶正電
D. 開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶負電
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【題目】如圖所示,真空室內存在寬度為d=8cm的勻強磁場區(qū)域,磁感應強度B=0.332T,磁場方向垂直于紙面向里;ab、cd足夠長,cd為厚度不計的金箔,金箔右側有一勻強電場區(qū)域,電場強度E=3.32×105N/C;方向與金箔成37°角.緊挨邊界ab放一點狀α粒子放射源S,可沿紙面向各個方向均勻放射初速率相同的α粒子,已知:α粒子的質量m=6.64×10-27kg,電荷量q=3.2×10-19C,初速度v=3.2×106m/s.
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)α粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑R;
(2)金箔cd被α粒子射中區(qū)域的長度L;
(3)設打在金箔上d端離cd中心最遠的α粒子穿出金箔進入電場,在電場中運動通過N點,SN⊥ab且SN=40cm,則此α粒子從金箔上穿出時,損失的動能△EK為多少?
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【題目】如圖所示,氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地進入電場線水平向右的加速電場,之后進入電場線豎直向下的勻強電場發(fā)生偏轉,最后打在屏上。整個裝置處于真空中,不計粒子重力及其相互作用,那么( 。
A.偏轉電場對三種粒子做功一樣多
B.三種粒子打到屏上時的速度一樣大
C.三種粒子運動到屏上所用時間相同
D.三種粒子形成的運動軌跡是相同的
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【題目】如圖所示,光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上,兩導軌間距L=0.2m,電阻R=0.4Ω,導軌上靜止放置一質量、電阻的金屬桿,導軌電阻忽略不計,整個裝置處在磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,磁場的方向豎直向下,現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使之由靜止起做勻加速運動并開始計時,若5s末理想電壓表的讀數(shù)為0.2V.求:
(1)5s末時電阻R上消耗的電功率;
(2)金屬桿在5s末的運動速率;
(3)5s末時外力F的功率.
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【題目】用控制變量法可以研究影響平行板電容器電容的因素。設兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為。實驗中,極板所帶電荷量不變,則( )
A.保持S不變,增大d,則變大
B.保持S不變,增大d,則變小
C.保持d不變,增大S,則變大
D.保持d不變,增大S,則不變
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【題目】如圖所示,半圓形光滑軌道豎直固定且與水平地面相切于A點,半徑R=0.1m,其右側一定水平距離處固定一個斜面體。斜面C端離地高度h=0.15m,E端固定一輕彈簧,原長為DE,斜面CD段粗糙而DE段光滑,F(xiàn)給一質量為0.1kg的小物塊(可看作質點)一個水平初速,從A處進入圓軌道,離開最高點B后恰能落到斜面頂端C處,且速度方向恰平行于斜面,物塊沿斜面下滑壓縮彈贊后又沿斜面向上返回,第一次恰能返回到最高點C。物塊與斜面CD段的動摩擦因數(shù),斜面傾角θ=30°,重力加速度g=10m/s2,不計物塊碰撞彈簧的機械能損失。求:
(1)物塊運動到B點時對軌道的壓力為多大?
(2)CD間距離L為多少米?
(3)小物塊在粗糙斜面CD段上能滑行的總路程s為多長?
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