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(2010?安徽模擬)如圖所示的裝置可測離子的比荷(荷質比).離子源A產生初速度可忽略不計的正離子,被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準直管,然后從O點垂直射入勻強偏轉電場,能正好從HM極板上的小孔S射出,立即進入垂直紙面向外的磁感應強度為B的勻強磁場區,最后打在水平放置的底片D1D2的D點(底片右端D1緊靠小孔S).已知HO=d,HS=2d,DS=L,忽略粒子所受重力.試求
(1)偏轉電場場強E的大小;
(2)離子的比荷.
分析:根據動能定理求出帶電粒子射出加速電場時的速度,由運動學公式和牛頓第二定律即可求出偏轉電場場強E的大小;
求出帶電粒子離開偏轉電場時的速度,在勻強磁場中做勻速圓周運動,根據半徑公式求出離子的比荷.
解答:解:(1)在加速電場中,根據動能定理U0q=
1
2
m
v
2
0

在偏轉電場中:橫向位移d=
1
2
at2

運動時間t=
2d
v0

加速度a=
Eq
m

由①②③④得E=
U0
d

(2)離開偏轉電場時,橫向速度vy=at⑥
偏向角的正切tanα=
vy
v0

由②③⑥⑦得tanα=1,α=
π
4

離開偏轉電場時速度v=
2
v0=2
U0q
m

在磁場中,由幾何知識得圓運動半徑R=
2
2
L

由洛倫茲力提供向心力,即qvB=m
v2
R

所以
q
m
=
v
RB
=
2
qU0
m
2
2
LB
=
2
2
LB
U0q
m

所以
q
m
=
8U0
L2B2

答:(1)偏轉電場場強E=
U0
d

(2)離子的比荷
q
m
=
8U0
L2B2
點評:解決本題的關鍵是知道粒子在加速電場,偏轉電場和勻強磁場中的運動規律,結合動能定理和牛頓第二定律以及向心力公式進行求解.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)如圖甲所示,光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置,其它部分電阻不計.整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向上.t=0時對棒施一平行于導軌的外力F,棒由靜止開始沿導軌向上運動,通過R的感應電流隨時間t變化的關系如圖乙所示.下列關于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時變化率
△Φ
△t
以及a、b兩端的電圧Uab和通過棒的電荷量q隨時間變化的圖象中,正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)2009年被確定為國際天文年,以此紀念伽利略首次用望遠鏡觀測星空400周年.從伽利略的“窺天”創舉,到20世紀發射太空望遠鏡--天文衛星,天文學發生了巨大飛躍.2009年5月14日,歐洲航天局又發射了兩顆天文衛星,它們飛往距離地球約160萬千米的第二拉格朗日點(圖中L2).L2點處在太陽與地球連線的外側,在太陽和地球的引力共同作用下,衛星在該點能與地球同步繞太陽運動(視為圓周運動),且時刻保持背對太陽和地球的姿勢,不受太陽的干擾而進行天文觀測.不考慮其它星球影響,下列關于工作在L2點的天文衛星的說法中正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?安徽模擬)在水平地面上M點的正上方某一高度處,將S1球以初速度v1水平向右拋出,同時在M點右方地面上N點處,將S2球以初速度v2斜向左上方拋出,兩球恰在M、N連線的中點正上方相遇,不計空氣阻力,則兩球從拋出到相遇過程中(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2010?安徽模擬)I.下列有關高中物理實驗的說法中,不正確的一項是
D
D

A.“驗證力的平行四邊形定則”實驗采用的科學方法是等效替代法
B.電火花打點計時器的工作電壓是220V的交流電
C.在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,由紙帶上的一系列點跡取計數點,可求出任意兩個計數點之間的平均速度
D.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,必須要用天平測出下落物體的質量
Ⅱ.二極管是一種半導體元件,電路符號為“”,其特點是具有單向導電性,即電流從正極流入時電阻比較小,而從負極流入時電阻比較大.
①某實驗興趣小組對某種晶體二極管的伏安特性曲線進行測繪.因二極管外殼所印的標識模糊,為判斷正負極,用多用電表電阻擋測二極管的正反向電阻.將選擇開關旋至合適倍率,調整歐姆零點后,將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時,指針偏角比較小;再將紅、黑表筆位置對調時,指針偏角比較大,由此判斷
端為二極管的正極.(選填“左”、“右”)
②廠家提供的伏安特性曲線如圖1.該小組只對加正向電壓時的伏安特性曲線進行了測繪,以驗證與廠家提供的數據是否一致,可選用的器材有:
A.直流電源,電動勢3V,內阻忽略不計;
B.0~20Ω的滑動變阻器一只;
C.量程5V、內阻約50kΩ的電壓表一只;
D.量程3V、內阻約20kΩ的電壓表一只;
E.量程0.6A、內阻約0.5Ω的電流表一只;
F.量程50mA、內阻約5Ω的電流表一只;
G.待測二極管一只;
H.導線、電鍵等.
為了提高測量結果的準確度,電壓表應選用
D
D
,電流表應選用
F
F
.(填序號字母)
③為了達到測量目的,請在答題卡上圖2的虛線框內畫出正確的實驗電路原理圖.
④為了保護二極管,正向電流不要超過25mA,請你對本實驗的設計或操作提出一條合理的建議
在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護作用;
在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護作用;

⑤該小組通過實驗采集數據后描繪出了二極管的伏安特性曲線,通過對比,與廠家提供的曲線基本吻合.如果將該二極管與一阻值R=50Ω的電阻串聯,再接至電動勢E=1.5V、內阻不計的電源上,二極管處于正向導通狀態.請你寫出根據題中給出的伏安曲線求通過二極管電流的步驟:(不要求求出結果)
設二極管兩端電壓為U,通過的電流為I,由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I,在二極管伏安圖象中作出該方程的直線,該直線與二極管伏安曲線相交,讀出交點的縱坐標值即為I.
設二極管兩端電壓為U,通過的電流為I,由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I,在二極管伏安圖象中作出該方程的直線,該直線與二極管伏安曲線相交,讀出交點的縱坐標值即為I.

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