题目内容

在题图1所示的装置中，粒子源A产生的初速为零、比荷为的正离子沿轴线进入一系列共轴且长度依次增加的金属圆筒，奇数和偶数筒分别连接在周期为T、最大值为U0的矩形波电源两端，电源波形如图2示，离子在每个圆筒内做匀速直线运动的时间等于交变电源的半个周期，在相邻两筒之间受电场力作用被加速（加速时间不计）。离子离开最后一个圆筒后垂直于边OE进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后从OF边出射。（不计离子所受重力）
（1）求离子在第一个金属筒内的速率。
（2）求离子在第n个筒内的速率及第n个筒的长度。
（3）若有N个金属筒，求离子在磁场中做圆周运动的半径。
（4）若比荷为的离子垂直于OF边出射，要使比荷为的离子也能垂直于OF边出射，求电源电压最大值的改变量以及磁感应强度的改变量。
解：（1）设离子在第n个筒内的速度为
在每个筒内受到电场力做功为
根据动能定理，
解得
（2）设第n个筒的长度为，
（3）设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，有
（4）需要使离子加速后也获得的速度，设比荷为离子的加速电压为有
得
设的离子在磁场中做圆周运动的半径为，要使的离子在磁场中同样在S点射出，有
，
练习册系列答案
相关题目
①某同学用如题图甲所示的装置来探究机械能守恒定律：实验中，得到了甲、乙、丙三条实验纸带，如图乙所示，则应选
甲
甲
纸带好．
在实验中若所用重物的质量为1.00kg，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，在某次实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图丙所示，把第一个点记作O，另选取连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm．
②根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于
7.62
7.62
J，动能的增加量等于
7.57
7.57
J（取三位有效数字）．
③由以上的计算结果可看出，重物由O点运动到C点，重力势能的减少量
大
大
于动能的增加量，试简单阐述造成这一结果的两个理由
由于空气的阻力
由于空气的阻力
、
纸带与打点计时器之间有摩擦
纸带与打点计时器之间有摩擦
．
氧化锡是一种对气体中酒精含量敏感的材料：当周围气体中酒精浓度发生变化时，其阻值也会发生变化．小明为研究某型号氧化锡检测电阻咫的阻值随气体中酒精浓度变化的关系，采用题图1所示实验装置进行实验：在可以直接测得酒精浓度的容器中喷入雾状酒精，闭合电路，调节滑动变阻器的阻值至适当值，读出电压表和电流表的示数，改变喷入雾状酒精的量，重复上述实验，计算出风的值．即可得到电阻的阻值随气体中酒精浓度变化的关系图线．
（1）每次实验之前，小明都应先将滑动变阻器R的滑动片置于
b
b
端（选填“a”或“b”）：
（2）小明在实验中测得多组数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
气体中酒精浓度（mg/L） 0.0l 0.02 0.04 0.06 0.07 0.09 0.12 0.15
电压表示数（V） 2.00 2.40 2.20 1.60 1.40 1.20 1.00 0.86
电流表示数（A） 0.10 0.15 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
电阻的阻值（Ω） 20 11 8 7 5 4.3
请在题图2所示的坐标系中描绘出凡的阻值随气体中酒精浓度变化的关系图线；
（3）我国《道路交通安全法》规定：严禁酒后驾车!参照《车辆驾驶人员呼气酒精含量阈值与检验标准（GBl9522）》，呼气中酒精浓度大于等于0.09mg/L就属于酒后驾车．小明用该型号氧化锡检测电阻R制成一个简易的酒驾测试仪．给定下列器材和要求，请你在题图3中帮他连接实物图；
器材：电源（E=6V，r=2Ω）、开关S、氧化锡检测电阻Rx、定值电阻R0、理想电压表、导线．
要求：闭合开关S，检测者呼出气体流经Rx．若电压表读数大于等于1.2V，则检测者属于酒后驾车；若电压表读数小于1.2V，则不属于酒后驾车．
（4）在（3）问中，定值电阻R0的阻值应为
22
22
Ω．
（1）某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受合力F及质量m关系的实验，图34-1为实验装置简图．
①他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列哪二项说法是正确的：
AC
AC

A．要平衡摩擦力                    B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力  D．小车的总重力要远小于钩码的重力
②若要用图1装置验证合外力的功与动能变化之间的关系，在①的基础上，某同学用天平称量小车的总质量M．用弹簧秤称出钩码的总重力G．让钩码带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则本实验最终要验证的数学表达式为
GL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
GL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
．（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．
（2）①某同学用如题图2所示的装置来探究机械能守恒定律：实验中，得到了甲、乙、丙三条实验纸带，如图3所示，则应选
甲
甲
纸带好．

在实验中若所用重物的质量为1.00kg，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，在某次实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图4所示，把第一个点记作O，另选取连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm．
②根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于
7.62
7.62
J，动能的增加量等于
7.57
7.57
J（取三位有效数字）．
③由以上的计算结果可看出，重物由O点运动到C点，重力势能的减少量
大
大
于动能的增加量，试简单阐述造成这一结果的两个理由
由于空气的阻力
由于空气的阻力
、
纸带与打点计时器之间有摩擦
纸带与打点计时器之间有摩擦
．

(15分)在题图1所示的装置中，粒子源A产生的初速为零、比荷为的正离子沿轴线进入一系列共轴且长度依次增加的金属圆筒，奇数和偶数筒分别连接在周期为T、最大值为U0的矩形波电源两端，电源波形如题25图2所示，离子在每个圆筒内做匀速直线运动的时间等于交变电源的半个周期，在相邻两筒之间受电场力作用被加速（加速时间不计）.离子离开最后一个圆筒后垂直于边OE进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后从 OF边出射.（不计离子所受重力）

（1）求离子在第一个金属筒内的速率.

（2）求离子在第n个筒内的速率及第n个筒的长度.

（3）若有N个金属筒，求离子在磁场中做圆周运动的半径.

（4）若比荷为的离子垂直于OF边出射，要使比荷为的离子也能垂直于OF边出射，求电源电压最

大值的改变量以及磁感应强度的改变量.

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网