【題目】“太空粒子探測器”主要使命之一是在太空中尋找“反物質(zhì)”和“暗物質(zhì)”，探索宇宙的起源的奧秘，是人類在太空中進(jìn)行的最大規(guī)模的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。探測器核心部件是由加速、偏轉(zhuǎn)和收集三部分組成，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(gè)同心平行半圓弧面，圓心為，外圓弧面的半徑為，電勢為，內(nèi)圓弧面的半徑為，電勢為。足夠長的收集板平行邊界，到板的距離為。在邊界和收集板之間加一個(gè)圓心為，半徑為，方向垂直紙面向里的半圓形勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。假設(shè)太空中漂浮著某種帶正電的反物質(zhì)粒子，它們能均勻地吸附到圓弧面上，并被加速電場從靜止開始加速，不計(jì)粒子間的相互作用和其它星球?qū)αＷ右Φ挠绊憽?/span>

（1）若發(fā)現(xiàn)從圓弧面收集到的粒子有能打到板上（不考慮過邊界的粒子），求漂浮粒子的比荷；

（2）隨著所加磁場大小的變化，試定量分析收集板上的收集粒子的效率和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。

（3）該題粒子打不到屏上的臨界射出速度方向如何？

【答案】（1） （2） （3）與板平行，或豎直向上

【解析】

（1）由幾何關(guān)系得

粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律

粒子進(jìn)入電場，根據(jù)動(dòng)能定理

解得

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑減小，由幾何關(guān)系，知收集效率變小，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律

①當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)，所有粒子剛好不能打在收集板上，由幾何關(guān)系得

解得

收集粒子的效率

②當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，設(shè)粒子進(jìn)入磁場時(shí)，速度方向與邊界的夾角為，半徑為，由幾何關(guān)系得

收集粒子的效率

，

(3)根據(jù)題意可知，粒子打不到屏上的臨界射出速度方向與板平行（或豎直向上）。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為 LC 振蕩電路中電流隨時(shí)間變化的圖象，則（　�。�

A. 0﹣t1時(shí)間內(nèi)，磁場能在增加

B. t1﹣t2時(shí)間內(nèi)，電容器處于放電狀態(tài)

C. t2﹣t3時(shí)間內(nèi)，電容器兩板間電壓在減小

D. t3﹣t4時(shí)間內(nèi)，線圈中電流變化率在增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】物理學(xué)史的學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中很重要的一部分，下列關(guān)于物理學(xué)史敘述中不正確的是 ( )

A.湯姆孫通過研究陰極射線實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電子

B.盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

C.愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，并提出了光量子理論成功解釋了光電效應(yīng)

D.巴耳末根據(jù)氫原子光譜分析，總結(jié)出了氫原子光譜可見光區(qū)波長公式

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】將三個(gè)木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個(gè)不同的三角形，如圖所示，其中1與2所構(gòu)成三角形的底邊相同，2和3所構(gòu)成三角形的高度相同，現(xiàn)將一 個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的物塊分別從三個(gè)木板的頂端由靜止釋放，并沿木板形成的斜面下滑到底端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，在這三個(gè)過程中，下列說法正確的是（ ）

A.沿著1和2下滑到底端時(shí)，物塊的速度不同；沿著2和3下滑到底端時(shí)，物塊的速度相同

B.沿著1下滑到底端時(shí)，物塊的速度最大

C.物塊沿著3下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量最多

D.物塊沿著1和2下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量一樣多

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個(gè)物塊，彈簧質(zhì)量不計(jì)．物快（可視為質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì)量為 ，在水平桌面上沿軸運(yùn)動(dòng)，與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為．以彈簧原長時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)彈簧的伸長量為時(shí)，物塊所受彈簧彈力大小為， 為常量．

（）請(qǐng)畫出隨變化的示意圖；并根據(jù)圖象求物塊沿軸從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到位置的過程中彈力所做的功．

（）物塊由向右運(yùn)動(dòng)到，然后由返回到，在這個(gè)過程中，

．求彈力所做的功，并據(jù)此求彈性勢能的變化量；

．求滑動(dòng)摩擦力所做的功；并與彈力做功比較,說明為什么不存在與摩擦力對(duì)應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念，為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中用a光照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用b光照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（　�。�

A.a光的強(qiáng)度一定大于b光

B.b光的頻率一定小于截止頻率

C.a光照射光電管時(shí)，電流計(jì)中的光電流沿d到c方向

D.將K極換成逸出功較小的金屬板，仍用a光照射，其遏止電壓將減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)量m=0.1kg的金屬滑塊（可看成質(zhì)點(diǎn)）從距水平面h=1.8m的光滑斜面上由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)無能量損耗，水平面AB粗糙，長度為2m，與半徑為R=0.4m的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，其中圓軌道在豎直平面內(nèi)，D為軌道的最高點(diǎn)，滑塊恰能通過最高點(diǎn)D，（g=10m/s2）。求：

（1）滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)克服摩擦阻力所做的功；

（2）滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n=1500，橫截面積S=20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF。在一段時(shí)間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說法正確的是（　�。�

A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1V

B.閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為1.4×10－2W

C.電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電

D.S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量為1.8×10－5C

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置，在水平氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門M、N，滑塊上固定一遮光條，細(xì)線繞過定滑輪將滑塊與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼。已知遮光條的寬度為d,滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m。

(1)接通氣源，滑塊從A位置由靜止釋放，讀出遮光條通過光電門M、N的時(shí)間分別為、，力傳感器的示數(shù)，改變鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

①為探究在M、N間運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線拉力對(duì)滑塊做的功W和滑塊動(dòng)能增量的關(guān)系，還需要測量的物理量是 ___ (寫出名稱及符號(hào))。

②利用實(shí)驗(yàn)中直接測量的物理量表示需探究的關(guān)系式為____。

(2)保持鉤碼質(zhì)量不變，改變光電門N的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出從M到N過程中細(xì)線拉力對(duì)滑塊做的功W與滑塊到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度二次方的關(guān)系圖象，如圖乙所示，則圖線的斜率表示_____，圖線在橫軸上的截距表示______

(3)下列不必要考慮的實(shí)驗(yàn)操作和要求有______(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)。

A.測量鉤碼的質(zhì)量

B.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平

C.調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行

D.保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量

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