題目列表(包括答案和解析)
靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后,其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,測(cè)得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1,如圖所示(圖中直徑?jīng)]有按比例畫),則 ( )
A.α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相反
B.原來放射性元素的原子核電荷數(shù)是90
C.反沖核的核電荷數(shù)是88
D.α粒子和反沖核的速度之比為1∶88
【解析】:粒子之間相互作用的過程中遵循動(dòng)量守恒定律,由于原來的原子核是靜止的,初動(dòng)量為零,則末動(dòng)量也為零,即:α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相反,所以A正確.
由于釋放的α粒子和反沖核,在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以由牛頓第二定律得:
qvB=m,得R=.
若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q,則對(duì)α粒子:
R1=.
對(duì)反沖核:R2=.
由于p1=p2,所以有:=.
解得:Q=90.
它們的速度大小與質(zhì)量成反比.所以B、C正確,D錯(cuò)誤.
靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后,其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,測(cè)得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1,如圖所示(圖中直徑?jīng)]有按比例畫),則 ( )
A.α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相反
B.原來放射性元素的原子核電荷數(shù)是90
C.反沖核的核電荷數(shù)是88
D.α粒子和反沖核的速度之比為1∶88
【解析】:粒子之間相互作用的過程中遵循動(dòng)量守恒定律,由于原來的原子核是靜止的,初動(dòng)量為零,則末動(dòng)量也為零,即:α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等,方向相反,所以A正確.
由于釋放的α粒子和反沖核,在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以由牛頓第二定律得:
qvB=m,得R=.
若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q,則對(duì)α粒子:
R1=.
對(duì)反沖核:R2=.
由于p1=p2,所以有:=.
解得:Q=90.
它們的速度大小與質(zhì)量成反比.所以B、C正確,D錯(cuò)誤.
如圖所示,半圓有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心O1在X軸上,OO1距離等于半圓磁場(chǎng)的半徑,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。虛線MN,平行X軸且與半圓相切于P點(diǎn)。在MN上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向沿X軸負(fù)向,磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。B1,B2方向均垂直紙面,方向如圖所示。有一群相同的正粒子,以相同的速率沿不同方向從原點(diǎn)O射入第I象限,其中沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過P點(diǎn)射入MN后,恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng),粒子質(zhì)量為m,電荷量為q (粒子重力不計(jì))。求:
(1) 粒子初速度大小和有界半圓磁場(chǎng)的半徑。
(2) 若撤去磁場(chǎng)B2,則經(jīng)過P點(diǎn)射入電場(chǎng)的粒子從y軸出電場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)。
(3) 試證明:題中所有從原點(diǎn)O進(jìn)入第I象限的粒子都能在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)。
如圖所示,半圓有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心O1在X軸上,OO1距離等于半圓磁場(chǎng)的半徑,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。虛線MN,平行X軸且與半圓相切于P點(diǎn)。在MN上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向沿X軸負(fù)向,磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。B1,B2方向均垂直紙面,方向如圖所示。有一群相同的正粒子,以相同的速率沿不同方向從原點(diǎn)O射入第I象限,其中沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過P點(diǎn)射入MN后,恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng),粒子質(zhì)量為m,電荷量為q (粒子重力不計(jì))。求:
(1) 粒子初速度大小和有界半圓磁場(chǎng)的半徑。
(2) 若撤去磁場(chǎng)B2,則經(jīng)過P點(diǎn)射入電場(chǎng)的粒子從y軸出電場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)。
(3) 試證明:題中所有從原點(diǎn)O進(jìn)入第I象限的粒子都能在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)。
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