【題目】“太空粒子探測(cè)器”是由加速.偏轉(zhuǎn)和收集三部分組成，其原理可簡(jiǎn)化如下：輻射狀的加速電場(chǎng)區(qū)域邊界為兩個(gè)同心平行半圓弧面，圓心為O，外圓弧面AB的半徑為L，電勢(shì)為，內(nèi)圓弧面CD的半徑為，電勢(shì)為。足夠長(zhǎng)的收集板MN平行邊界ACDB，O到收集板MN的距離。假設(shè)太空中漂浮這質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子，它們能吸附到AB圓弧面上，并被加速電場(chǎng)從靜止開(kāi)始加速，不計(jì)粒子間的相互作用和其它星球?qū)αＷ右Φ挠绊憽Ｈ舫鯐r(shí)AB圓弧面上均勻地吸附著帶電粒子。

（1）求粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小；

（2）如圖1所示，在收集板MN左側(cè)存在垂直紙面向里，寬為L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小（以O為圓心、半徑為的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)）求：此時(shí)收集板MN上的收集效率（收集效率是射到收集板MN的帶電粒子數(shù)與射入磁場(chǎng)的帶電粒子總是之比，不考慮過(guò)邊界ACDB的粒子再次返回）；

（3）如圖2所示，在邊界ACDB和收集板MN之間存在與（2）中相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)上、下邊界的間距為2L，以O為圓心、半徑為的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)），求：此時(shí)收集板MN上的收集效率（不考慮過(guò)邊界ACDB的粒子再次返回）。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】（1）帶電粒子在電場(chǎng)中加速：

又，

所以：

（2）磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)：

又： ，

解得：

與收集板相切，滿(mǎn)足幾何關(guān)系：

得到：

收集效率：

（3）水平射出磁場(chǎng)，其中滿(mǎn)足關(guān)系：

得到：

收集效率：

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】如圖，半徑為R的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．ab為磁場(chǎng)圓的豎直直徑，cd為其水平直徑，一電荷量為q（q＞0）、質(zhì)量為m的粒子（不計(jì)重力）沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為R/2．已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°，現(xiàn)在若將磁感強(qiáng)度的方向改為垂直紙面向內(nèi)，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　�。�

A. 粒子將從磁場(chǎng)的圓弧段之間出場(chǎng)

B. 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心

C. 粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為120°

D. 粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為150°

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，當(dāng)小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功計(jì)為W；當(dāng)用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次，第3次，第4次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為2W、3W、4W……每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測(cè)出

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是_________（多選）

A．為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)

B．實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，可以不平衡摩擦力

C．每次實(shí)驗(yàn)小車(chē)必須從同一位置由靜止彈出

D．實(shí)驗(yàn)中要先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放小車(chē)

（2）下圖給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測(cè)量小車(chē)最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB=1.48cm，BC=1.60cm，CD=1.62cm，DE=1.62cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車(chē)獲得的最大速度=__________m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量小物塊，放在半徑的水平圓盤(pán)邊緣A處，小物塊與圓盤(pán)的動(dòng)摩擦因數(shù)。圓心角為.半徑的光滑圓弧軌道BC與水平軌道光滑連接于C點(diǎn)，小物塊與水平軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為。開(kāi)始圓盤(pán)靜止，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下繞過(guò)圓心的豎直軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，某時(shí)刻小物塊沿紙面水平方向飛出（此時(shí)與A連線垂直紙面），恰好沿切線進(jìn)入圓弧軌道B處，經(jīng)過(guò)圓弧BC進(jìn)入水平軌道CD，在D處進(jìn)入圓心為.半徑為光滑豎直圓軌道，繞過(guò)圓軌道后沿水平軌道DF向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力， ， ，g取，求：

（1）圓盤(pán)對(duì)小物塊m做的功；

（2）小物塊剛離開(kāi)圓盤(pán)時(shí)A、B兩點(diǎn)間的水平距離；

（3）假設(shè)豎直圓軌道可以左右移動(dòng)，要使小物塊能夠通過(guò)豎直圓軌道，求豎直圓軌道底端D與圓弧軌道底端C之間的距離范圍和小物塊的最終位置。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在研究規(guī)格為“6V 3W”的小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，要求小燈泡兩端的電壓從0開(kāi)始逐漸增大。實(shí)驗(yàn)提供的電流表量程為0．6A、內(nèi)阻約l，電壓表量程為10V、內(nèi)阻約20k。

（1）在圖所列實(shí)驗(yàn)電路圖，最合理的是__________；

（2）小燈泡接入電路前，某同學(xué)使用如圖11所示的多用電表歐姆檔直接測(cè)量小燈泡的電阻，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至__________檔(填“×1”或“×10”)。

（3）某同學(xué)描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖12所示，則小燈泡的電阻值隨溫度的升高而_________(填“增大”、“減小”或“不變”)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小燈泡消耗的功率為0．6W時(shí)，小燈泡兩端的電壓是_________V。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻為1.0Ω，電阻R0為1.5Ω，小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻為0.5Ω，閉合開(kāi)關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，理想電流表的示數(shù)為2.0A，則以下判斷中正確的是（　　）

A. 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為8.0W B. 電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為6.0V

C. 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率為4.0W D. 電源輸出的電功率為14.0W

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用電壓為U的正弦交流電源通過(guò)甲、乙兩種電路給額定電壓為U0（正常工作時(shí)電阻為R0）的同一小電珠供電。圖甲中R為滑動(dòng)變阻器，圖乙中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2若小電珠均能正常工作，則下列說(shuō)法正確的是

A. 變壓器可能是升壓變壓器

B. .甲乙電路消耗電功率之比為

C. 電阻R與小電珠消耗功率之比為

D. 滑動(dòng)變阻器的阻值R=R0

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示。兩根無(wú)限長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌M、N水平放管，間距為L=0.5m。所在空間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.8T；導(dǎo)軌上放置一質(zhì)進(jìn)為m1=0.12kg、電阻r=0.2Ω的金屬棒，金屬棒及導(dǎo)軌電阻不計(jì)；左端接有一電阻R=2Ω.R的兩端通過(guò)導(dǎo)線與一對(duì)水平放置的金屬板P、Q相連，如圖左側(cè)所示。水平放置的金屬板P、Q間距d=0.5m，板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2、方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場(chǎng)�，F(xiàn)給金屬棒m1一個(gè)水平向右的恒力F，使棒由靜止開(kāi)始水平運(yùn)動(dòng)。一段時(shí)間后，棒開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電量為q=4C。此后在左側(cè)P板的小孔S1正上方高度h=0.2m處的A點(diǎn)由靜止釋放一比荷為1.25C/kg的帶電微粒（大小忽略不計(jì)）。微粒進(jìn)入P、Q兩板間后。恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，與上方P板相碰時(shí)沒(méi)有機(jī)械能損失且不會(huì)碰到下方的Q板。求：（不計(jì)空氣阻力，g=10m/s2）

（1）金屬棒m1勻速直線運(yùn)動(dòng)后P、Q兩板間的電壓以及金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小

（2）金屬棒m1從靜止到剛好勻速時(shí)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱（不計(jì)左側(cè)金屬板P、Q間儲(chǔ)存的電磁能）

（3）若帶電小球恰能到達(dá)P板的小孔S2正上方h處的C點(diǎn)，S1、S2兩孔間距為S=2m，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小必須滿(mǎn)足的條件

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，球網(wǎng)上沿高出桌面H，網(wǎng)到桌邊的距離為L.某人在乒乓球訓(xùn)練中，從左側(cè)處，將球沿垂直于網(wǎng)的方向水平擊出，球恰好通過(guò)網(wǎng)的上沿落到右側(cè)桌邊緣．設(shè)乒乓球的運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng)．則乒乓球(　　)

A. 在空中做變加速直線運(yùn)動(dòng)

B. 在水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

C. 在網(wǎng)的右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是左側(cè)的2倍

D. 擊球點(diǎn)的高度是網(wǎng)高的2倍

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同步練習(xí)冊(cè)答案