1 . 如图所示为一同位素原子核分离器的原理图。有两种同位素,电荷量为q,质量分别为、,其中。从同一位置A点由静止出发通过同一加速电场加速后进入速度选择器,速度选择器中的电场强度为E,方向向右;磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。在边界线ab下方有方向垂直纸面向外、大小为的匀强磁场。忽略粒子间的相互作用力及所受重力。若质量为的原子核恰好沿直线(图中虚线)从O点射入磁场。求:
(1)加速电场的电压大小,
(2)质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小;
(3)质量为的原子核离开速度选择器进入ab边界下方的磁场时,离点的距离为d,若,,则质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离。
(1)加速电场的电压大小,
(2)质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小;
(3)质量为的原子核离开速度选择器进入ab边界下方的磁场时,离点的距离为d,若,,则质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离。
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2 . 如图所示的质谱仪由粒子室、加速电场、速度选择器和偏转磁场四部分组成。加速电场的加速电压为U,速度选择器中的电场强度为E,磁感应强度为(未知),磁场方向垂直纸面向里。粒子室内充有大量和,粒子从狭缝飘入加速电场的初速度不计,经加速电场加速后从狭缝垂直于电场及磁场进入速度选择器中,沿直线通过速度选择器,从O点垂直于偏转磁场的边界射入偏转磁场。自O点正下方某点垂直于偏转磁场边界射入偏转磁场。在偏转磁场边界处放置两个粒子收集装置(图中未画出),收集两种粒子。不计粒子的重力、粒子间的相互作用。设质子和中子的质量均为m,质子的电荷量为e。求:
(1)速度选择器中磁场的磁感应强度;
(2)速度选择器板长L;
(3)如果右侧磁场的磁感应强度也为,求两种粒子收集装置的距离d。
(1)速度选择器中磁场的磁感应强度;
(2)速度选择器板长L;
(3)如果右侧磁场的磁感应强度也为,求两种粒子收集装置的距离d。
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3 . 质谱仪的原理图如图所示,由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。在速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场(图中未画出)。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。一电荷量为q质量为m的带正电的粒子从静止开始经过加速电场后,进入速度选择器,并能沿直线穿过速度选择器,从A点垂直MN进入偏转磁场。带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的C点。已知速度选择器中的电场方向水平向右、电场强度大小为E,A点到C点的距离为x,带电粒子所受的重力可忽略不计。求:
(1)速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向;
(2)加速电场的电势差U。
(1)速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向;
(2)加速电场的电势差U。
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4 . 某种质谱仪的原理如图,高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间,板间有方向如图,大小为E的匀强电场,还有垂直于纸面,磁感应强度为的匀强磁场(图中未画出)。符合条件的原子核能从C沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外,接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上,其位置由OP与OD的夹角描述,不考虑原子核所受重力,电子电量为e,则:
(1)若某原子核的原子序数为Z,实验中接收器在所对应位置能接收到原子核,求该原子核的质量m?
(2)现用此仪器分析氢的同位素,若在的位置能接收到氕核,那么应该将接收器放于哪个位置能接收到氚核?(用表示)
(1)若某原子核的原子序数为Z,实验中接收器在所对应位置能接收到原子核,求该原子核的质量m?
(2)现用此仪器分析氢的同位素,若在的位置能接收到氕核,那么应该将接收器放于哪个位置能接收到氚核?(用表示)
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5 . “801所”设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机,其原理如下:系统捕获宇宙中大量存在的等离子体(由电量相同的正、负离子组成)经系统处理后.从下方以恒定速率v1,向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域I内.当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后.自动关闭区域I系统(关闭粒子进入通道、撤去磁场B1).区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场,磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆(圆与下板相切于极板中央A).放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核,氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束,经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出.在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力(不计氙原子核、等离子体的重力.不计粒子之间相互作用与相对论效应).已知极板长RM=2D,栅极MN和PQ间距为d,氙原子核的质量为m、电荷量为q,求:
(1)当栅极MN、PQ间形成稳定的电场时,其电场强度E多大.
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2.
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障,导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中,求能进入区域I的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比.
(1)当栅极MN、PQ间形成稳定的电场时,其电场强度E多大.
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2.
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障,导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中,求能进入区域I的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比.
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2018-05-12更新
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570次组卷
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4卷引用:【全国百强校】河北省衡水中学2018届高三二十模考试(B)物理试题