【題目】在如圖所示的裝置中，離子源A可提供速度很小的正離子（其速度可視為零），經(jīng)加速電壓加速后從S點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向外，虛線框?yàn)榇艌鰠^(qū)域的邊界線，在磁場作用下，離子沿半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)后射出磁場，射出點(diǎn)P到S的距離用x表示。

（1）當(dāng)離子源提供的是單一種類的第一種離子時(shí)，P到S的距離為x1，當(dāng)離子源提供的是單一種類的第二種離子時(shí)，P到S的距離為x2，已知x1/x2=a。試求這兩種離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比。

（2）若離子源A提供的是由H+、D+、4He+、H2+混合而成的多種離子，又通過速度選擇器使各種離子的速度的速率都為v，當(dāng)這些離子從S點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，從磁場射出時(shí)可分離出哪幾種離子束？若v=2.0×106m/s,B=0.50T,元電荷e=1.60×10-19C，質(zhì)子質(zhì)量mP=1.68×10-27kg,試求各種離子出點(diǎn)P到S的距離。

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析：對(duì)粒子根據(jù)動(dòng)能定理求出速度，在根據(jù)洛倫茲力提供向心力，求出半徑和周期表達(dá)式，根據(jù)題意即可解題；x取決于粒子的電荷量與質(zhì)量的比值，找出這幾種粒子的比荷關(guān)系即可解題。

（1）設(shè)加速電壓為U，電量為q，加速后的速度為v，

根據(jù)動(dòng)能定理得：

粒子進(jìn)入磁場后。在洛倫茲力的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.

則有： 周期為：

設(shè)兩種粒子的電荷量分別為q1、q2，質(zhì)量分別為m1、m2，進(jìn)入磁場的速度分別為v1、v2

根據(jù)題意得：

以上聯(lián)立解得：

（2）x取決于粒子的電荷量與質(zhì)量的比值，可以看出氘核（D+）氫分子粒子（H2+）的電荷量與質(zhì)量的比值相同，他們將從同一點(diǎn)射出磁場，這兩種離子束不能被磁場分開，而質(zhì)子和氦粒子的電荷量與質(zhì)量的比值不相同，也與氘核和氫分子粒子的不同，他們將從不同點(diǎn)射出磁場，可以單獨(dú)分離出來，故可獲得質(zhì)子束流、氦離子流、氘核與氫分子粒子混合的束流，共三種束流。把有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：

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】關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是(　　)

A. 說明了懸浮顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度無關(guān)

B. 觀察時(shí)間越長，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著

C. 布朗運(yùn)動(dòng)是組成固體微粒的分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

D. 布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，兩條間距L=0.5m且足夠長的平行光滑金屬直導(dǎo)軌，與水平地面成30°角固定放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的斜面向上，質(zhì)量、的金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，兩金屬棒的總電阻r=0.2Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。ab在沿導(dǎo)軌所在斜面向上的外力F作用下，沿該斜面以的恒定速度向上運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻釋放cd， cd向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間其速度達(dá)到最大。已知重力加速度g=10m/s2，求在cd速度最大時(shí)，

（1）abcd回路的電流強(qiáng)度I以及F的大小；

（2）abcd回路磁通量的變化率以及cd的速率。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“探究做功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某小組同學(xué)組裝了如圖所示裝置，PQ為一塊傾斜放置的木板，將帶有遮光片的小車從斜面上不同位置由靜止釋放，在斜面底端Q處固定有一個(gè)光電門，測出小車從開始運(yùn)動(dòng)到經(jīng)過光電門處的距離L及小車經(jīng)過光電門處遮光片的擋光時(shí)間t，就能完成合外力做功與速度變化的關(guān)系探究。

（1）某同學(xué)為了尋找合外力做功與速度變化的關(guān)系，測出了幾組L與t的數(shù)值，在坐標(biāo)紙

上畫出了圖象如圖所示。在實(shí)驗(yàn)中需要保持不變的是（_____）

A．小車的釋放位置 B．小車的質(zhì)量

C．導(dǎo)軌傾斜的角度 D．光電門的位置

（2）他為了更加直觀的判斷做功與速度變化的關(guān)系，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，按照猜想他需要重新作圖。下一步應(yīng)該嘗試做出___________圖象。

（3）在此實(shí)驗(yàn)中，木板對(duì)小車的摩擦力的大小，會(huì)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論？為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為某一物理量y，隨另一物理量x變化的函數(shù)圖象，關(guān)于該圖象與坐標(biāo)軸所圍面積（圖中陰影部分）的物理意義，下列說法中正確的是

A. 若圖象表示加速度隨時(shí)間的變化，則面積等于質(zhì)點(diǎn)在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移

B. 若圖象表示力隨位置的變化，則面積等于該力在相應(yīng)位移內(nèi)的沖量

C. 若圖象表示力隨時(shí)間的變化，則面積等于該力在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的沖量

D. 若圖象表示電容器充電電流隨時(shí)間的變化,則面積等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)電容器儲(chǔ)存的電能

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用如圖的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.0 eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2 mA,移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則

A. 光電管陰極的逸出功為2.3eV

B. 所有光電子的初動(dòng)能為0.7eV

C. 電鍵K斷開后，仍有電流流過電流表G

D. 改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列物體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象屬于離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的是

A. 火箭加速升空 B. 洗衣機(jī)脫水

C. 航天員漂浮在空間站中 D. 衛(wèi)星受稀薄空氣影響圓周運(yùn)動(dòng)軌道越來越低

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列說法中正確的是 （ ）

A. 物體在恒力作用下一定作直線運(yùn)動(dòng)

B. 若物體的速度方向和加速度方向總在同一直線上，則該物體可能做曲線運(yùn)動(dòng)

C. 物體在恒力作用下不可能作勻速圓周運(yùn)動(dòng)

D. 物體在始終與速度垂直的力的作用下一定作勻速圓周運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距d=1.0m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1.0T的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ef垂直于MN、PQ靜止放置，且與導(dǎo)軌保持良好接觸，其長度剛好為d、質(zhì)量=0.10kg、電阻，距導(dǎo)軌底端的距離。另一根與金屬棒平行放置的絕緣棒gh長度也為d，質(zhì)量為=0.05kg，從軌道最低點(diǎn)以速度=10m/s沿軌道上滑并與金屬棒發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極短），碰后金屬棒沿導(dǎo)軌上滑一段距離后再次靜止，此過程中流過金屬棒的電荷量q=0.1C且測得從碰撞至金屬棒靜止過程中金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.05J。已知兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，g=10m/s2。求：

（1）碰后金屬棒ef沿導(dǎo)軌上滑的最大距離；

（2）碰后瞬間絕緣棒gh的速度；

（3）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間Δt。

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