【題目】 “太空粒子探測器”是安裝在國際空間站上的一種粒子物理試驗(yàn)設(shè)備，用于探測宇宙中的奇異物質(zhì)。該設(shè)備的原理可簡化如下：如圖所示，輻射狀的加速電場區(qū)域邊界為兩個同心平行半圓弧面MN和M′N′，圓心為O，弧面MN與弧面M′N′間的電勢差設(shè)為U，在加速電場的右邊有一寬度為L的足夠長的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，磁場的右邊界放有一足夠長的熒光屏PQ。假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，它們能均勻地吸附到MN圓弧面上，并被加速電場從靜止開始加速，不計粒子間的相互作用和其它星球?qū)αＷ右Φ挠绊憽?/span>

（1）若測得粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為，試求出U；

（2）若取，試求出粒子從O點(diǎn)到達(dá)熒光屏PQ的最短時間；

（3）若測得粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為，試求熒光屏PQ上發(fā)光的長度。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）由牛頓第二定律得： ，

帶電粒子在電場中加速時，由動能定理，

得：

（2）當(dāng)時，由上題結(jié)論可知：

從O點(diǎn)斜向下射入磁場時，OC為弦，到達(dá)PQ屏?xí)r間最短，由幾何關(guān)系可知：

OD=CD=OC=L， 故=60°

得： ， ，

（3）設(shè)粒子打在C點(diǎn)上方最遠(yuǎn)點(diǎn)為E，此時圓弧與PQ屏相切于E點(diǎn)，

過圓心O1作OC的垂線O1G，在直角中，OO1=r=, OG=L-r=

所以 O1G= 即CE=

設(shè)粒子打在C點(diǎn)下方最遠(yuǎn)點(diǎn)為F，此時粒子從O點(diǎn)豎直向下進(jìn)入磁場，圓弧與PQ交于F點(diǎn)。

同理可得：CF=

所以，熒光屏PQ上發(fā)光的長度EF=

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌分水平段和圓弧段兩部分，O點(diǎn)為圓弧的圓心；兩金屬軌道之間的寬度為0．5m，勻強(qiáng)磁場方向如圖所示，大小為0．5T．質(zhì)量為0．05kg、長為0．5m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn)．當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以電流強(qiáng)度為2A的恒定電流時，金屬細(xì)桿可以沿桿向右由靜止開始運(yùn)動．已知NP為導(dǎo)軌上的兩點(diǎn)，ON豎直、OP水平，，且MN=OP=1m，g取10m/s2，則（ ）

A.金屬細(xì)桿開始運(yùn)動時的加速度大小為5m/s2

B.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時的速度大小為5m/s

C.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時的向心加速度大小為10m/s2

D.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時對每一條軌道的作用力大小為0．75N

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流是I2。則（ ）

A. 用戶端的電壓為I1U1/I2

B. 輸電線上的電壓降為U

C. 理想變壓器的輸入功率為I12r

D. 輸電線路上損失的電功率為I1U

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10 kW，輸電電壓為400 V，向距離較遠(yuǎn)的用戶供電，為了減少電能損失，使用2 kV高壓輸電，最后用戶得到220 V、9.5 kW的電，求：

（1）水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比；

（2）輸電線路導(dǎo)線電阻R；

（3）用戶降壓變壓器、原副線圈匝數(shù)比。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板；a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地．開始時懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度α．在以下方法中，能使懸線的偏角α變大的是

A. 縮小a、b間的距離 B. 加大a、b間的距離

C. 取出a、b兩極板間的電介質(zhì) D. 換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】“太空粒子探測器”是由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成，其原理可簡化如下：如圖所示，輻射狀的加速電場區(qū)域邊界為兩個同心圓，圓心為O，外圓的半徑R1=1m，電勢φ1=25V，內(nèi)圓的半徑R2=0.5m，電勢φ2=0。內(nèi)圓內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1×10-2T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，收集板MN與內(nèi)圓的一條直徑重合．假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量m=1×10-10kg、電荷量q=2×10-4C的帶正電粒子，它們能均勻地吸附到外圓面上，并被加速電場從靜止開始加速，進(jìn)入磁場后，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在收集板MN上并被吸收（收集板兩側(cè)均能吸收粒子），不考慮粒子的碰撞和粒子間的相互作用。

（1）求粒子到達(dá)內(nèi)圓時速度的大��；

（2）分析外圓上哪些位置的粒子進(jìn)入磁場后在磁場中運(yùn)動的總時間最長，并求該最長時間；

（3）分析收集板MN上哪些位置能接收到粒子，并求能接收到粒子的那部分收集板的總長度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】四個點(diǎn)電荷（其中兩個電量為、另兩個電量為）分別位于正方形的頂點(diǎn)上，組成一種如圖所示的電四極子。為正方形對角線的交點(diǎn)，為正方形四條邊的中點(diǎn)，無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則下列說法正確的是

A.四點(diǎn)的電勢均與點(diǎn)電勢相等

B.兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反

C.將一個檢驗(yàn)電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)，電場力做功為零

D.將一個檢驗(yàn)電荷從點(diǎn)沿直線移到點(diǎn)的過程中，電荷的電勢能先減小后增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光，沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束反射光束I、II、III，若玻璃磚的上下表面足夠?qū)�，則下列說法正確的是（ ）

A.光束I仍為復(fù)色光，光束II、III為單色光

B.改變α角，光束I、II、III仍保持平行

C.通過相同的雙縫干涉裝置，光束II產(chǎn)生的條紋寬度要小于光束III的

D.在真空中，光束II的速度小于光束III的速度

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑細(xì)桿BC和AC構(gòu)成直角三角形ABC，其中AC桿豎直，BC桿和AC桿間的夾角θ=37°，兩根細(xì)桿上分別套有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球P、Q質(zhì)量之比為1︰2．現(xiàn)將P、Q兩個小球分別從桿AC和BC的項點(diǎn)由靜止釋放，不計空氣阻力，sin37°=0.6。則P、Q兩個小球由靜止釋放后到運(yùn)動至C點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是

A. 重力的沖量之比為1︰1B. 重力的沖量之比為5︰6

C. 合力的沖量之比為5︰8D. 合力的沖量之比為5︰2

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