题目内容

【题目】如图所示,质子(H)、氘核(H)粒子(He)都沿平行板电容器两板中线OO'方向垂直于电场线射入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与OO'垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点。下列说法中正确的是

A. 若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现3个亮点

B. 若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将只出现1个亮点

C. 若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将只出现1个亮点

D. 若它们射入电场时的质量与速度乘积相等,在荧光屏上将只出现2个亮点

【答案】B

【解析】

三个粒子进入匀强电场中都做类平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,则得到:加速度为: ;偏转距离为:,运动时间为: ,联立三式得:;若它们射入电场时的速度相等,y与比荷成正比,而三个粒子中质子的比荷最大,氘核和α粒子的比荷相等,在荧光屏上将出现2个亮点。故A错误。若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,根据推论可知, y都相同,故荧光屏上将只出现1个亮点。故B正确。若它们射入电场时的动能相等, yq成正比,在荧光屏上将只出现2个亮点。故C错误。若它们射入电场时的质量与速度乘积相等, ,可见yqm成正比,三个qm都不同,则在荧光屏上将只出现3个亮点。故D错误。

练习册系列答案
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【题目】中国著名科幻作家刘慈欣在其作品《人间大炮》中展现了前人所提出的地心隧道设想,即开通一条穿过地心的笔直隧道,如图所示。下面是《人间大炮》中的一段文字:

沈华北的本意是想把话题从政治上引开去,他成功了,贝加纳来了兴趣:沈,你的思维方式总是与众不同……让我们看看:我跳进去(指跳进地心隧道)后会一直加速,虽然我的加速度会随坠落深度的增加而减小,但确实会一直加速到地心,通过地心时我的速度达到最大值,加速度为零;然后开始减速上升,这种减速度的值会随着上升而不断增加,当到达地球的另一面阿根廷的地面时,我的速度正好为零。如果我想回中国,只需从那面再跳下去就行了,如果我愿意,可以在南北半球之间做永恒的简谐振动,嗯,妙极了,可是旅行时间……”假设地球质量分布均匀地球半径为R,地表附近重力加速度为g,物体从隧道口由静止释放,不计空气阻力,请完成以下问题

1)指出物体做简谐运动的平衡位置。(不需证明)

2)已知均匀球壳对壳内物体引力为零,请证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动。

3)做简谐运动的物体回复力为F=-kx,其周期为,其中m为物体的质量,请求出物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要多少分钟。(地球半径R=6400km,地表重力加速为g=10m/s2π=3.14,最终结果请保留一位小数)

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