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某探究小組設計了一個質譜儀，其原理如圖所示.一束電量均為，質量不同的帶負電的粒子，經過電場加速后進入一速度選擇器，從點進入一等腰直角三角形的有界磁場中，又從斜邊射出.速度選擇器中垂直紙面向里的勻強磁場的磁感應強度為，豎直向下的勻強電場強度為，有界磁場的磁感應強度為，直角邊長為，為斜邊的中點，兩點相距為.求：

（1）帶電粒子進入有界磁場的速度大小.

（2）帶電粒子質量應滿足的條件.

（3）打在斜邊上Q點的帶電粒子在磁場中運動的時間.

 

【答案】

（1）  （2）    （3）

【解析】

試題分析：（1）設速度為，在速度選擇器中，有：    ①　�。�3分）

帶電粒子進入有界磁場的速度為　　�、冢�2分）

（2）設帶電粒子質量為，在有界磁場中做圓周運動半徑為，

根據牛頓第二定律有；　　�、邸。�3分）

要使帶電粒子從斜邊射出，必有�、堋。�2分）

由②③④得：    �、荨　　�  （2分）

（3）根據幾何關系可得，帶電粒子在磁場中運動的半徑為 ⑥　�。�2分）

帶電粒子在磁場中運動的周期：      ⑦　　（2分）

帶電粒子在磁場中運動的時間為周期：�、唷　。�2分）

考點：本題考查了帶電粒子在復合場中的運動、牛頓第二定律、臨界問題.

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

某探究小組設計了“用一把尺子測定斜面加速度”的實驗方案．如圖所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端．開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑做初速是零的勻加速運動，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音．用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移x．（空氣阻力對本實驗的影響可以忽略）滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為
x
H
x
H
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某興趣小組設計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質量m關系實驗，圖a為實驗裝置簡圖．（所用交變電流的頻率為50Hz）
（1）圖b為某次實驗得到的紙帶，實驗數據如圖，圖中相鄰計數點之間還有4個點未畫出，根據紙帶可求出小車的加速度大小為
0.51
0.51
m/s2，打C點時紙帶的速度大小為
0.71
0.71
m（保留二位有效數字）

（2）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，一位同學根據實驗數據作出了加速度a隨拉力F的變化圖線如圖所示．該圖線不通過原點，其主要原因是
沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）在用電磁打點計時器研究做勻變速直線運動的實驗中，請完成下列問題：
①除已選有電磁打點計時器（包括復寫紙片）、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、、導線外．還應在如下的器材中選用
BE
BE

A、電壓為4～6V的直流電源；B、電壓為4～6V的交流電源；C、220V的直流電源；D．220V的交流電源；E．毫米刻度尺；F、天平；G、秒表．
②如圖是某同學在實驗中獲得的一條紙帶．ABCD是紙帶上四個計數點，每兩個相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，已知打點計時器電源頻率為50Hz．則：紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為
0.02
0.02
s．從圖中讀出A、B兩點間距s=
0.70
0.70
cm；C點對應的速度是
0.100
0.100
 m/s；小車運動的加速度是
0.200
0.200
m/s2（計算結果保留三位有效數字）．

（2）某探究小組設計了“用一把尺子測定動摩擦因數”的實驗方案．如圖甲所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端．開始時小球和滑塊均靜止，剪短細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音．用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移L（空氣阻力對本實驗的影響可以忽略）

①滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為
L
H
L
H
．
②滑塊與斜面間的動摩擦因數為
hH-L2
H
L2-h2
hH-L2
H
L2-h2
．
③小組成員在分析實驗誤差的時認為除空氣阻力外，小球的大小也會引起實驗的誤差，因此，該小組同學用10分度的游標尺測出其直徑，游標尺的示數如圖乙所示，則小球的直徑為
9.7×10-3
9.7×10-3
m；他們的分析是否正確？
不正確
不正確
（只答正確與否，不說原因）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）某探究小組設計了測定當地重力加速度的實驗方案．
A．第一步：如圖甲所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端．開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音．用刻度尺測出小球下落的高度h塊沿斜面運動的位移x（空氣阻力對本實驗的影響可以忽略）
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①滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為
 
．
B．第二步保持木板的傾角不變，將打點計時器安裝在木板靠近滑輪處，取下細繩和小球，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器，然后接通電源釋放滑塊，使之從靜止開始加速運動，打出的紙帶如圖丙所示
②已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計數點的時間間隔為△t，根據紙帶求滑塊速度，當打點計時器打A點時滑塊速度vA=
 
，利用紙帶記錄的數據可以計算出滑塊下滑的加速度，如果計算出的加速度為a，則當地的重力加速度g
 
．

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