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        1. 【題目】在某項(xiàng)科研實(shí)驗(yàn)中,需要將電離后得到的氫離子(質(zhì)量為m、電量為+e)和氦離子(質(zhì)量為4m、電量為+2e)的混合粒子進(jìn)行分離。小李同學(xué)嘗試設(shè)計了如圖甲所示的方案:首先他設(shè)計了一個加速離子的裝置,讓從離子發(fā)生器逸出的離子經(jīng)過P、Q兩平行板間的電場加速獲得一定的速度,通過極板上的小孔S后進(jìn)入Q板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場中,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)到達(dá)磁場邊界的不同位置,被離子接收器D接收從而實(shí)現(xiàn)分離。P、Q間的電壓為U,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里,裝置放置在真空環(huán)境中,不計離子之間的相互作用力及所受的重力,且離子進(jìn)入加速裝置時的速度可忽略不計。求:

          (1)氫離子進(jìn)入磁場時的速度大;

          (2)氫、氦離子在磁場中運(yùn)動的半徑之比,并根據(jù)計算結(jié)果說明該方案是否能將兩種離子分離;

          (3)小王同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的另一方案:在Q板右側(cè)空間中將磁場更換為勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,離子垂直進(jìn)入電場。請你論證該方案能否將兩種離子分離。

          【答案】(1) (2);可以分開(3) 不能將兩種正離子分離

          【解析】解:(1)粒子在電場中加速,由動能定理有:

          解得:

          (2) 電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時,洛倫茲力提供向心力,則:

          解得:

          、氦離子在磁場中運(yùn)動的半徑之比為r1:r2=1 :

          由上可見,粒子在磁場中運(yùn)動的半徑與粒子的比荷有關(guān),它們到達(dá)離子接收器的位置不同,可以分開;

          (3) 電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中后,在入射方向上做勻速直線運(yùn)動,當(dāng)在水平方向上運(yùn)動位移為x時,其運(yùn)動時間為

          粒子在電場方向做勻加速運(yùn)動,加速度

          沿電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為:

          (1)(3)(4)(5)聯(lián)立解得:

          由此可見,該兩種離子在電場運(yùn)動過程中,側(cè)向位移y與離子的比荷無關(guān),即離子在電場中運(yùn)動的軌跡相同,所以該方案不能將兩種正離子分離

          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】打點(diǎn)計時器是高中物理中重要的物理實(shí)驗(yàn)儀器,如圖甲、乙所示是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的兩種,請回答下面的問題。

          (1)甲圖是________打點(diǎn)計時器,電源采用的是________。

          (2)乙圖是________打點(diǎn)計時器,電源采用的是________。

          (3)已知打點(diǎn)計時器所用交流電源的頻率是f,用它記錄一個運(yùn)動小車的位移,打出的一條紙帶和已選好的計數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4如圖丙所示。某同學(xué)測量出1、2兩點(diǎn)間的距離為x12,3、4兩點(diǎn)間的距離為x34,由此可計算出小車在1、2兩點(diǎn)間的平均速度為________;在3、4兩點(diǎn)間的平均速度為________。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖所示,在光滑的水平面上放著一個上部為半圓形光滑槽的木塊M,開始時木塊是靜止的,把一個小球m放到槽邊從靜止開始釋放,關(guān)于兩個物體的運(yùn)動情況,下列說法正確的是

          A. 當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時,木塊有最大速率

          B. 當(dāng)小球的速率為零時,木塊有最大速率

          C. 當(dāng)小球再次上升到最高點(diǎn)時,木塊的速率為零

          D. 當(dāng)小球再次上升到最高點(diǎn)時,木塊的速率最大

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖甲所示,在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰.小球的質(zhì)量分別為 m1 m2.

          圖乙為它們碰撞前后的 s-t(位移時間)圖象.已知 m1=0.1 kg.由此可以判斷( )

          A. 碰前 m2 靜止,m1 向右運(yùn)動

          B. 碰后 m2 m1 都向右運(yùn)動

          C. m2=0.3 kg

          D. 碰撞過程中系統(tǒng)損失了 0.4 J 的機(jī)械能

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】圖所示為某同學(xué)研究“勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

          ①下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材:電磁打點(diǎn)計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、鉤碼、刻度尺。除以上器材外,還需要的實(shí)驗(yàn)器材有:__________

          A.秒表 B.天平(附砝碼)

          C.低壓交流電源 D.低壓直流電源

          ②如圖所示, A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點(diǎn),若相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T,A、B間的距離為x1,B、C間的距離為x2,則小車的加速度a=__________(用字母表示)。已知T=0.10s,x1=5.90cm,x2=6.46cm,則a=__________m/s2,B點(diǎn)的瞬時速度是__________m/s(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】在粗糙水平地面上與墻平行放著一個截面為半圓的柱狀物體A,A與豎直墻之間放另一截面也為半圓的柱狀物體B,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),截面如圖所示。設(shè)墻對B的作用力為F1,B對A的作用力為F2,地面對A的作用力為F3。在B上加一物體C,整個裝置仍保持靜止,則

          AF1保持不變,F(xiàn)3增大

          BF1增大,F(xiàn)3保持不變

          CF2增大,F(xiàn)3增大

          DF2增大,F(xiàn)3保持不變

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖所示,小方塊代表一些相同質(zhì)量的鉤碼,圖1O為輕繩之間連接的結(jié)點(diǎn),圖2中光滑的輕質(zhì)小滑輪跨在輕繩上懸掛鉤碼,兩裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將圖1B滑輪的端點(diǎn)B稍稍右移一些,圖2中的端點(diǎn)B沿虛線稍稍上移一些,(2圖中的繩長不變)則關(guān)于圖θ角和OB繩的張力F的變化,下列說法正確的是( 。

          A. 1、2圖中的θ角均增大,F均不變

          B. 1、2圖中的θ角均增不變,F均不變

          C. 1圖中θ角增大、2圖中θ角不變,張力F均不變

          D. 1圖中θ角減小、T不變,2圖中θ角增大,F減小

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】為提高通行效率,許多高速公路出入口安裝了電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC。甲、乙兩輛汽車分別通過ETC通道和人工收費(fèi)通道(MTC)駛離高速公路,流程如圖所示。假設(shè)減速帶離收費(fèi)島口X=60m,收費(fèi)島總長度d=40m,兩輛汽車同時以相同的速度v1=72km/h經(jīng)過減速帶后,一起以相同的加速度做勻減速運(yùn)動。甲車減速至v2=36km/h后,勻速行駛到中心線即可完成繳費(fèi),自動欄桿打開放行;乙車剛好到收費(fèi)島中心線收費(fèi)窗口停下,經(jīng)過t0=15s的時間繳費(fèi)成功,人工欄打開放行。隨后兩輛汽車勻加速到速度v1后沿直線勻速行駛,設(shè)加速和減速過程中的加速度大小相等,求:

          (1)此次人工收費(fèi)通道和ETC通道打開欄桿放行的時間差 ;

          (2)兩輛汽車駛離收費(fèi)站后相距的最遠(yuǎn)距離 。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的小車AB,在A端粘有橡皮泥,在B端固定有一根輕質(zhì)彈簧,彈簧的另一端靠一塊質(zhì)量為m的物體C,且Mm,小車原來靜止于光滑水平面上,小車底板光滑,開始時彈簧處于壓縮狀態(tài).當(dāng)彈簧釋放后,則(  )

          A. 物體C離開彈簧時,小車一定是向右運(yùn)動

          B. 物體CA粘合后,小車速度為零

          C. 物體CBA運(yùn)動過程中,小車速度與物體速度大。▽Φ兀┲葹mM

          D. 物體CBA運(yùn)動過程中,小車速度與物體速度大。▽Φ兀┲葹Mm

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          同步練習(xí)冊答案