【題目】飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)行分析.飛行時(shí)間質(zhì)譜儀主要由脈沖閥、激光器、加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和探測器組成,探測器可以在軌道上移動(dòng)以捕獲和觀察帶電粒子.整個(gè)裝置處于真空狀態(tài).加速電場和偏轉(zhuǎn)電場電壓可以調(diào)節(jié),只要測量出帶電粒子的飛行時(shí)間,即可以測量出其比荷.如圖所示,脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的離子,自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場,從b板小孔射出,沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū),到達(dá)探測器.已知加速電場ab板間距為d,偏轉(zhuǎn)電場極板M、N的長度為L1 , 寬度為L2 . 不計(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度.
(1)設(shè)離子的比荷為k(k= ),如a、b間的加速電壓為U1 , 試求離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度v0;以及探測器偏離開中線的距離y.
(2)當(dāng)a、b間的電壓為U1時(shí),在M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2 , 離子從脈沖閥P噴出到到達(dá)探測器的全部飛行時(shí)間為t.請推導(dǎo)出離子比荷k的表達(dá)式:
【答案】
(1)解:設(shè)離子的帶電量為q,質(zhì)量為m,有:
得:
正離子在平行板M、N間水平方向運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí),在豎直方向運(yùn)動(dòng)的位移為y,有:
水平方向:L1=v0t
豎直方向:y=
加速度:
解得:y=
答:離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度為 ;探測器偏離開中線的距離y為 .
(2)解:設(shè)離子在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場中的飛行時(shí)間分別為t1和t2,在加速電場中的加速度為a1,則:
t=t1+t2
聯(lián)立解得:
答:離子比荷k的表達(dá)式為
【解析】(1)想要求離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度v,可以用動(dòng)能定理求解,粒子在電場中加速,只有電場力做功,電場力就為合外力,可以直接求解。探測器偏離開中線的距離就是粒子豎直方向偏移量,利用好咧平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以求解。
(2)粒子的運(yùn)動(dòng)分為兩部分,加速電場的運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)電場的運(yùn)動(dòng),分別列出兩次時(shí)間的表達(dá)式,結(jié)合在加速電場的加速度,可以求出離子比荷k的表達(dá)式。
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題,首先需要了解帶電微粒(計(jì)重力)在電場中的運(yùn)動(dòng)(帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場中所受電場力與重力都是恒力,因此可以用兩種方法處理:①正交分解法;②等效“重力”法).
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下面說法正確的是( )
A.在點(diǎn)電荷附近一點(diǎn),如果沒有放檢驗(yàn)電荷,則這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零
B.電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力很大,該點(diǎn)的電場強(qiáng)度也一定很大
C.以一個(gè)點(diǎn)電荷為中心,r為半徑的球面上,各處的電場強(qiáng)度方向不相同
D.如果把點(diǎn)電荷放在電場中,所受電場力的方向一定沿該點(diǎn)的場強(qiáng)方向
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是
A. 氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級和從n=2能級躍遷到n=1能級相比較。前者輻射出的光的波長比后者的長
B. α射線與β射線和γ射線相比,α射線具有較強(qiáng)的穿透能力
C. 動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等
D. 康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系,彈簧測力計(jì)固定在一合適的木板上,桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪,細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接,在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ,并測出間距d,開始時(shí)將木板置于MN處,現(xiàn)緩慢將瓶中加水,直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)位置,記下彈簧測力計(jì)的示數(shù) ,以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小,將木板放回原處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧測力計(jì)的示數(shù) ,然后釋放木板,并用停表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ的時(shí)間t,
(1)木板的加速度可以用d、t表示為a=______;為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是_________。
(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn),確定加速度a與彈簧測力計(jì)示數(shù) 的關(guān)系,下列圖像能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_____。
a. b. c. d.
(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,它的優(yōu)點(diǎn)是_________
A.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小
B.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C.可以比較精確地測出摩擦力的大小
D.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度
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【題目】如圖甲所示為示波管,如果在YY′之間加如圖乙所示的交變電壓,同時(shí)在XX′之間加如圖丙所示的鋸齒形電壓,使X的電勢比X′高,則在熒光屏上會(huì)看到圖形為( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】某質(zhì)點(diǎn)以20m/s的初速度豎直向上運(yùn)動(dòng).其加速度保持不變,經(jīng)2 s到達(dá)最高點(diǎn),上升高度為20 m,又經(jīng)過2 s回到出發(fā)點(diǎn)時(shí),速度大小仍為20 m/s,關(guān)于這一運(yùn)動(dòng)過程的下列說法中正確的是( )
A. 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為10m/s2,方向豎直向下
B. 質(zhì)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小為10m/s
C. 質(zhì)點(diǎn)在最高點(diǎn)時(shí)加速度為零
D. 質(zhì)點(diǎn)在落回拋出點(diǎn)時(shí)的速度與開始離開拋出點(diǎn)時(shí)的速度相等
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在~條直線上有兩個(gè)相距0.4m的點(diǎn)電荷A、B,A帶電荷量為+Q,B帶電荷量為﹣9Q.現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C,恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài),則下列判斷正確的是( )
A.在AB連線的延長線上A點(diǎn)左邊,距A點(diǎn)0.2m處放一個(gè)正電荷
B.在AB連線之間﹣無論在什么地方、放什么電荷,都不可能使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)
C.在AB連線的延長線上B點(diǎn)右邊,距B點(diǎn)0.2m處放一個(gè)正電荷
D.在AB連線的延長線上A點(diǎn)左邊,距A點(diǎn)0.2m處放一個(gè)負(fù)電荷
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體在傾角=37°粗糙的斜面上,在沿斜面向上的拉力作用下沿斜面向上運(yùn)動(dòng),物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5從t=0時(shí)刻開始,物體運(yùn)動(dòng)的x/t與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示x/t-t所示(x為位移),g=10m/s2,t=2s時(shí)撤去拉力,sin37°=0.6,求:
(1)拉力F的大;
(2)物體向上運(yùn)動(dòng)過程中距計(jì)時(shí)點(diǎn)的最大距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子,沿同一方向從如圖所示的長方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場上邊緣射入強(qiáng)磁場,當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)對入射方向的偏角分別為90°、60°、30°,則它們在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比( )
A.1:1:1
B.1:2:3
C.3:2:1
D.1: :
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