题目内容

精英家教网如图所示在某空间实验室中有两个靠在一起的有界匀强磁场，圆形磁场区域的磁感应强度B1=0.10T，磁场区域半径r=
2
3
3
m，圆心为O，磁场方向垂直纸面向里，右侧矩形磁场区域的磁感应强度B2=0.20T，磁场方向垂直纸面向外，磁场宽度d=0.5m．两区域的切点为C．今有质量为m=3.2×10-26kg、带电荷量q=1.6×10-19C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度v=106m/s正对O点的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从矩形磁场区右侧穿出．试求该离子通过两磁场区域所用的时间．
分析：离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律、向心力公式及周期公式可求得离子的转动周期；由几何关系可求得通过两磁场区域所用的时间．
解答：解：离子在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T，由牛顿第二定律有：
qvB=m
v2
R
，又T=
2πR
v
，联立解得R=
mv
Bq
，T=
2πm
Bq
，将数据代入上式得：
R1=2m，R2=1m；
T1=1.257×10-5s，
T2=6.28×10-6s
离子在磁场中的运动轨迹如图所示，由离子运动轨迹知tanθ=
r
R1
=
3
3
，则θ=30°
sinα=
d
R2
=
1
2
，则α=30°则离子通过两磁场区域所用时间t=
T1
360°
×2θ+
T2
360
×α
代入相关数据得t=2.62×10-6s；
答：该离子通过两磁场区域所用的时间为2.62×10-6s．
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点评：对于带电离子在磁场中的运动，解决的基本办法在于明确圆心和半径，正确应用好几何关系即可顺利求解．
练习册系列答案
相关题目
（2012?开封模拟）风洞是对飞机、导弹性能进行检测的一种高科技产物，现代汽车的生产也有运用风洞技术进行检测的，如图所示是小英所在兴趣小组设计的一个类似于风洞的实验装置，他们在桌面上放有许多大小不同的塑料球，这些塑料球的密度均为ρ，用水平向左恒定的风作用在球上，使它们做匀加速运动（摩擦不计）．已知风对球的作用力F与球的最大横截面积S成正比，即F=Ks，k为一常量．对塑料球来说，可以认为空间存在一个风力场，在该风力场中风力对球做功与路径无关．下列说法中正确的是（　　）
A．（选修模块3-3）
二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．
（1）在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中
BD
BD

A．封闭气体对外界做正功            B．封闭气体向外界传递热量
C．封闭气体分子的平均动能增大      D．封闭气体组成的系统的熵减小
（2）实验发现，二氧化碳气体在水深170m处变成液体，它的密度比海水大，靠深海的压力使它永沉海底，以减少排放到大气中的二氧化碳量．容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而
增大
增大
（选填“增大”、“减小”或“不变”）；在二氧化碳液体表面，其分子间的引力
大于
大于
（选填“大于”、“等于”或“小于”）斥力．
（3）实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体．设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N，将二氧化碳分子看作直径为D的球，体积为于
1
6
πD3，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少？
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是
AB
AB

A．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
B．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点
C．一列波在向前传播，当波源突然停止振动时，其他质点也同时停止振动
D． 单摆的摆长增大后，简谐运动的频率会变大
（2）我国正在大规模建设第三代移动通信系统（3G），它将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能提供无线网络、电话会议、电子商务等信息服务．某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号，此电磁波在真空中的波长为
0.17
0.17
m；在通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过
调制
调制
（选填“调谐”、“调制”或“解调”）后，把信号发送到基站中转．
（3）在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图所示，0为半圆的圆心．甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验．他们分别站在A、O处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B、C处时，甲刚好看不到乙．已知半圆柱体的半径为R，OC=0.6R，BC⊥OC，则半圆柱形透明物体的折射率为多少？
C．（选修模块3-5）
（1）下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是
CD
CD

A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
（2）氢原子的能级如图所示．有一群处于n=4能级的氢原子，这群氢原子能发出
6
6
种谱线，发出的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功应小于
12.75
12.75
eV．
（3）近年来，国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展，它利用的核反应方程是
 
2
1
H+
 
3
1
H→
 
4
2
He+
 
1
0
n．若
 
2
1
H和
 
3
1
H迎面碰撞，初速度大小分别为v1、v2，
 
2
1
H、
 
3
1
H、
 
4
2
He、
 
1
0
n的质量分别为m1、m2、m3、m4，反应后
 
4
2
He的速度大小为v3，方向与
 
2
1
H的运动方向相同，求中子
 
1
0
n的速度
（选取m的运动方向为正方向，不计释放的光子的动量，不考虑相对论效应）．
（1）太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波（场）的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到3.8×1026 W．根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量约为
 
kg．（保留一位有效数字）
（2）下面三个高中物理教材中的力学实验：A．验证牛顿第二定律，B．探究功与物体速度变化的关系，C．验证机械能守恒定律，在这三个实验中（选填“A”、“B”、“C”）
①需要使用天平测量物体质量的是
 

②需要使用刻度尺测量长度的是
 

③需要求物体通过某点瞬时速度的是
 

（3）有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约1～2N，长约为30cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0．因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表（600mA，1.0Ω）
D．电流表（3A，0.1Ω）
E．电压表（3V，6kΩ）
F．滑动变阻器（5Ω，3A）
G．蓄电池（6V，0.05Ω）
H．开关一个，带夹子的导线若干．
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①除待测金属管线外，还应选用的器材有
 
（只填代号字母）
②在图中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．
③实验中需要测量的物理量有：
 
．（标出对应字母）
④计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=
 
．
精英家教网为测量物体与接触面间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验．将一带正电物体从斜面的A处由静止开始滑下，经过一水平面后又滑上右边的斜面并停留在B处，若物体与接触面的动摩擦因数处处相等，斜面与水平面接触处是小圆弧，已量得AB连线与水平面成α角，则物体与接触面间的动摩擦因数μ=
 
．若在整个空间加上竖直向下的电场，则该物体从A点由静止滑下，到达右边的斜面并停留在C处（图中未标出），AC连线与水平面夹角为β，则α、β的关系是α
 
β（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

 【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答。若三题都做，则按A、B两题评分。

A．（选修模块3－3）（12分）

1．下列说法中正确的是（      ）

A．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体

B．一定质量气体压强不变温度升高时，吸收的热量一定大于内能的增加量

C．因为扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动

D．液体的表面层就象张紧的橡皮膜而表现出表面张力，是因为表面层的分子分布比液体内部紧密

2．将1ml的纯油酸配成500ml的油酸酒精溶液，待均匀溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴，则每滴油酸酒精溶液的体积为______ml。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm2，则估算油酸分子的直径是_________m（保留一位有效数字）。

3．如图所示，一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始时活塞被螺栓K固定。现打开螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g。

（1）求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强p；

（2）设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q。

 

B．（选修模块3－4）（12分）

（1）下列说法中正确的是（      ）

A．眼睛直接观察全息照片不能看到立体图象

B．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象

C．驱动力频率等于系统固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。

D．在测定单摆周期时，为减小实验误差，最好在小球经过最高点时开始计时

（2）相对论论认为时间和空间与物质的速度有关；在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_______（填“相等”、“不等”）。并且，车上的乘客认为，电筒的闪光同时到达列车的前、后壁，地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的______（填“前”、“后”）壁。

（3）如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线，虚线为t=0.3s（该波的周期T>0.3s）时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动，求质点P振动的周期和波的传播速度。

 

C．（选修模块3－5）（12分）

（1）下列说法正确的是（      ）

A．电子的衍射现象说明实物粒子的波动性

B．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短

C．原子核内部某个质子转变为中子时，放出β射线

D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小

（2）2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________（填“为零”或“不为零”）。

（3）一个静止的，放出一个速度为v1的粒子，同时产生一个新核，并释放出频率为的γ光子。写出该核反应方程式，求出这个核反应中产生的新核的速度v2。（不计光子的动量）

 

 

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