【題目】利用電場和磁場,可以將比荷不同的離子分開,這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用,如圖所示碳14和碳12經(jīng)電離后的原子核帶電量均為q,從容器A下方小孔S不斷飄入電勢差為U的加速電場,經(jīng)過S正下方小孔O后,沿SO方向垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,最后打在照相底片D上并被吸收,DO在同一水平面上,其中碳12的粒子在OD上的落點(diǎn)距O點(diǎn)為d,已知粒子經(jīng)過小孔S時(shí)的速度可視為零,不考慮粒子重力,

(1)求粒子碳12的比荷;

(2)由于粒子相互作用,所有粒子分布在與Os豎直方向成一定夾角θ的紙面內(nèi),要使兩種粒子運(yùn)動到OD直線上時(shí)能區(qū)分在不同區(qū)域,求θ角的最大值;(可以用三角函數(shù)表示)

(3)實(shí)際上加速電壓的大小會在范圍內(nèi)微小變化,當(dāng)時(shí),碳14與碳12經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場中發(fā)生分離,為使這兩種粒子在照相底片上落地區(qū)域不發(fā)生重疊,應(yīng)滿足什么條件?

【答案】(1)(2)(3),

【解析】(1)碳粒子在電場中加速,由動能定理得:qUmv2,
碳粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律得:qvB=m,
由幾何關(guān)系可知:d=2r,
解得: ;
(2)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑:
14:L1=2R1cosθ=

cosθ
12:L2=2R2


兩種粒子運(yùn)動到OD直線上時(shí)能區(qū)分在不同區(qū)域,
則:2R1cosθ≥2R2,即:cosθ≥,θmax=arccos;
(3)粒子打在照相底片上落地區(qū)域長度:
14:L1=2R1′cosθ=

cosθ
12:L2=2R2′=

若要使這兩種粒子的落點(diǎn)區(qū)域不重疊,需要滿足的條件:2R1'cosθ≥2R2',
解得: ;

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在虛線的右側(cè)存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里。有一個(gè)直角三角形金屬框,線框左邊與磁場邊界平行,線框的電阻為R.線框以速度做勻速直線運(yùn)動,以線框的左邊剛要離開磁場時(shí)開始計(jì)時(shí),E表示線框的感應(yīng)電動勢的大小,F表示安培力的大小,P表示線框的電功率的大小,I表示線框中的感應(yīng)電流的大小,則下列關(guān)系正確的是)( )

A.

B.

C.

D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,Py軸上一點(diǎn),Qx軸上一點(diǎn)。一物體從P點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動,落到Q點(diǎn),重力加速度沿y軸負(fù)向,則下列說法正確的是(  )

A. 若增大物體平拋的初速度,拋出點(diǎn)P上移,物體將從Q點(diǎn)左側(cè)經(jīng)過x

B. 若改變物體平拋的初速度,拋出點(diǎn)P上移,物體有可能落到Q點(diǎn)

C. 若增大物體平拋的初速度,拋出點(diǎn)P下移,物體一定落到Q點(diǎn)

D. 若改變物體平拋的初速度,拋出點(diǎn)P上移,物體一定不會落到Q點(diǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級狀態(tài),氫原子的能級的示意圖如圖所示,則:
幾種金屬的逸出功

金屬

選出功W/eV

1.9

2.7

3.7

4.1


(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子?
(2)氫原子由量子數(shù)n=4的能級躍遷到n=2的能級時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏?
(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)生光電 效應(yīng)?發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),發(fā)射光電子的最大初動能是多大?

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【題目】放射性衰變有多種途徑,其中一種途徑是先衰變成 ,而 可以經(jīng)一次衰變變成 (X代表某種元素),也可以經(jīng)一次衰變變成 , 最后都衰變變成 ,衰變路徑如圖所示,則可知圖中( )

A.過程①是β衰變,過程③是α衰變;過程②是α衰變,過程④是β衰變
B.過程①是β衰變,過程③是α衰變;過程②是β衰變,過程④是α衰變
C.過程①是α衰變,過程③是β衰變;過程②是α衰變,過程④是β衰變
D.過程①是α衰變,過程③是β衰變;過程②是β衰變,過程④是α衰變

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【題目】在傾角為θ的光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧連接的物塊AB,它們的質(zhì)量分別為3m2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),F(xiàn)用一沿斜面方向的恒力F拉物塊A使之沿斜面向上運(yùn)動,當(dāng)B剛離開C時(shí),A的速度為v,加速度方向沿斜面向上、大小為a,則

A. 當(dāng)A的速度達(dá)到最大時(shí),B的加速度大小為

B. B剛離開C時(shí),恒力對A做功的功率為

C. 從靜止到B剛離開C的過程中,A發(fā)生的位移為

D. 從靜止到B剛離開C的過程中,重力對A做的功為

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【題目】如圖所示,小球從豎直磚墻某位置靜止釋放,用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光,得到了圖中1、2、3、4、5所示小球運(yùn)動過程中每次曝光的位置.連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T,每塊磚的厚度為d .根據(jù)圖中的信息,下列判斷正確的是(

A. 能判定小球做勻變速直線運(yùn)動

B. 能求出小球下落的加速度為

C. 能求出小球在位置“3”的速度為

D. 能判定位置“1”是小球釋放的初始位置

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【題目】甲乙兩車在公路上同一車道行駛甲在前乙在后,突然出現(xiàn)緊急情況,甲乙兩車同時(shí)剎車,剛開始剎車時(shí)兩車相距18m,剎車過程中兩車的v-t圖像如圖所示,則下列判斷正確的是

A. t=2s時(shí)刻乙車與甲車發(fā)生追尾事故

B. t=2s時(shí)刻之前乙車與甲車發(fā)生追尾事故

C. 甲乙兩車不會追尾,在t=2s時(shí)刻兩車相距最近距離為8m

D. 甲乙兩車會在甲車停止之后發(fā)生追尾事故

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【題目】20173月,西安地鐵被爆出使用陜西某廠生產(chǎn)的不合格銅制電纜,存在嚴(yán)重安全隱患。據(jù)了解該公司生產(chǎn)的劣質(zhì)導(dǎo)線的銅絲直徑只有國家合格電纜的一半,相同材料制造的不合格線纜與合格電纜相比,下列說法正確的是

A. 若長度相同,則不合格電纜的電阻為合格電纜的2

B. 若長度相同,則不合格電纜的電阻為合格電纜的4

C. 若工作電流相同,則不合格電纜發(fā)熱功率是合格電纜的2

D. 若工作電流相同,則不合格電纜上損耗的電壓是合格電纜的一半

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