优题课 - 聚名师,上好课(www.youtike.com)
  首页 / 试题库 / 高中物理试题 / α粒子散射实验
高中物理

如图所示,O点有一粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,它们的速度大小相等、速度方向均在xOy平面内.在直线x=a与x=2a之间存在垂直于xOy平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场,与y轴正方向成60°角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力.关于这些粒子的运动,下列说法正确的是

A.粒子的速度大小为
B.粒子的速度大小为
C.与y轴正方向成120°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长
D.与y轴正方向成90°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长
  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图,静止于A处的正离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知圆弧所在处场强为E0,方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;,离子重力不计。

(1)求圆弧虚线对应的半径R的大小;
(2)若离子恰好能打在NQ的中点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值;
(3)若撤去矩形区域QNCD的匀强电场,换为垂直纸面向里的磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60°。下列说法正确的是(   )

A.电子在磁场中运动的半径为L
B.电子在磁场中运动的时间为
C.磁场的磁感应强度
D.电子在磁场中做圆周运动的速度不变
  • 题型:未知
  • 难度:未知

(18分)竖直平行放置的两个金属板A、K连在如图所示的电路中.电源电动势E=" 91" V,内阻r=1Ω,定值电阻R1=l0,滑动变阻器R2的最大阻值为80, S1、S2为A、K板上的两个小孔,S1与S2的连线水平,在K板的右侧有一个水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B="0." 10 T,方向垂直纸面向外.另有一水平放置的足够长的荧光屏D,如图H=0.2m.电量与质量之比为2.0×l05C/kg的带正电粒子由S1进入电场后,通过S2向磁场中心射去,通过磁场后打到荧光屏D上.粒子进入电场的初速度、重力均可忽略不计.

(1)两个金属板A、K各带什么电?
(2)如果粒子垂直打在荧光屏D上,求粒子在磁场中运动的时间和电压表的示数为多大?(结果保留两位有效数字)
(3)调节滑动变阻器滑片P的位置,当滑片到最左端时,通过计算确定粒子能否打到荧光屏?.

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如下图所示,在xoy坐标系的原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小均为v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正向的匀强电场,场强大小,其中q、m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面向里的匀强磁场,MN为电场和磁场的边界.AB为一块很大的平面感光板垂直于xoy平面且平行于x轴,放置于y=2d处.观察发现此时恰好无粒子打到AB板上.(q、d、m、v0均为已知量,不考虑α粒子的重力及粒子间的相互作用).求:

(1)α粒子通过电场和磁场边界MN时的速度大小及此时距y轴的最大距离.
(2)磁感应强度B的大小.
(3)将AB板至少向下平移多少距离,才能使所有粒子均能打到AB板上?此时AB板上被α粒子打中的区域长度是多少?

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如下图所示,相距为d、板间电压为U的平行金属板M、N间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;在pOy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场;pOx区域为无场区.一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射入两板间并做匀速直线运动,从H(0,a)点垂直y轴进入第Ⅰ象限.

(1)求离子在平行金属板间的运动速度;
(2)若离子经Op上某点离开磁场,最后垂直x轴离开第Ⅰ象限,求离子在第Ⅰ象限磁场区域的运动时间;
(3)要使离子一定能打在x轴上,则离子的荷质比应满足什么条件?

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
(1)若磁场的磁感应强度大小为B0,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,两金属板正对并水平放置,分别与平行金属导轨连接,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域有     垂直导轨所在平面的匀强磁场.金属杆ab与导轨垂直且接触良好,并一直向右匀速运 动.某时刻ab进入Ⅰ区域,同时一带电小球从O点沿板间中轴线水平射入两板间.ab在Ⅰ区域运动时,小球匀速运动;ab从Ⅲ区域右边离开磁场时,小球恰好从金属板的边缘离开.已知板间距为4d,导轨间距为L,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域的磁感应强度大小相等、宽度均为d.带电小球质量为m,电荷量为q,ab运动的速度为v0,重力加速度为g.求:

(1)小球带何种电荷及磁感应强度B的大小;
(2)ab在Ⅱ区域运动时,小球的加速度a大小;
(3)要使小球恰好从金属板的边缘离开,ab运动的速度v0要满足什么条件。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,在直角坐标系的第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,正、负离子分别以相同的速度从原点O进入磁场,进入磁场的速度方向与x轴正方向夹角为30°。已知正离子运动的轨迹半径大于负离子,则可以判断出 (      )

A.正离子的比荷大于负离子
B.正离子在磁场中运动的时间等于负离子
C.正离子在磁场中受到的向心力大于负离子
D.正离子离开磁场时的位置到原点的距离大于负离子
  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,竖直放置的平行金属板A、B中间开有小孔,小孔的连线沿水平放置的平行金属板C、D的中轴线,某时刻粒子源P发出一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(初速度不计),粒子在A、B间被加速后,进入金属板C、D之间.A、B间的电压UAB =Uo,C、D间的电压UCD=2Uo/3,金属板C、D长度为L,间距d=L/3.在金属板C、D右侧有一个环形带磁场,其圆心与金属板C、D的中心O点重合,内圆半径R1=L/3,磁感应强度的大小B0 =,磁感应强度的方向垂直于纸面向内,磁场内圆边界紧靠金属板C、D右端,粒子只在纸面内的运动,粒子的重力不计.

(1)求粒子离开偏转电场时在竖直方向上偏移的距离;
(2)若粒子不能从环形带磁场的右侧穿出,求环形带磁场的最小宽度.
(3)在环形带磁场最小宽度时,求粒子在磁场中运动的时间

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,竖直平面内的光滑倾斜轨道AB、水平轨道CD与半径r=0.5m的光滑圆弧轨道分别相切于B、C点,AB与水平面的夹角为37°,过B点垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁感应强度B=1T、方向垂直于纸面向里;过C点垂直于纸面的竖直平面右侧有电场强度E=1×104N/C、方向水平向右的匀强电场(图中未画出)。现将小物块P从倾斜轨道上A点由静止释放沿AB向下运动,运动过程中电荷量保持不变,不计空气阻力。已知物块P的质量m=0.5kg、电荷量q=+2.5×10-4C,P与水平轨道间的动摩擦因数为0.2,A、B两点间距离x=1m,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

⑴P下滑到B点的速度;
⑵P运动到C点时对圆轨道的压力;
⑶P与水平面间因摩擦而产生的热量。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,在一个边长为l的菱形区域内,有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,菱形的一个锐角为60º。在菱形中心有一粒子源S,向纸面内各个方向发射速度大小相同的同种带电粒子,这些粒子电量为q、质量为m。如果要求菱形内的所有区域都能够有粒子到达,则下列粒子速度能够满足要求的有(      )

A. B. C. D.
  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,左侧装置内存在着匀强磁场和方向竖直向下的匀强电场,装置上下两极板间电势差为U,间距为L,右侧为“梯形”匀强磁场区域ACDH,其中,AH//CD, =4L。一束电荷量大小为q、质量不等的带电粒子(不计重力、可视为质点),从狭缝S1射入左侧装置中恰能沿水平直线运动并从狭缝S2射出,接着粒子垂直于AH、由AH的中点M射入“梯形”区域,最后全部从边界AC射出。若两个区域的磁场方向均水平(垂直于纸面向里)、磁感应强度大小均为B,“梯形”宽度=L,忽略电场、磁场的边缘效应及粒子间的相互作用。

(1)判定这束粒子所带电荷的种类,并求出粒子速度的大小;
(2)求出这束粒子可能的质量最小值和最大值;
(3)求出(2)问中偏转角度最大的粒子在“梯形”区域中运动的时间。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图甲,真空中竖直放置两块相距为d的平行金属板P、Q,两板间加上如图乙最大值为U0的周期性变化的电压,在Q板右侧某个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场.在紧靠P板处有一粒子源A,自t=0开始连续释放初速不计的粒子,经一段时间从Q板小孔O射入磁场,然后射出磁场,射出时所有粒子的速度方向均竖直向上.已知电场变化周期T=,粒子质量为m,电荷量为+q,不计粒子重力及相互间的作用力。求:

(1)t=0时刻释放的粒子在P、Q间运动的时间;
(2)粒子射入磁场时的最大速率和最小速率;
(3)有界磁场区域的最小面积。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

如图所示,以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,A.=60, AO=L,在O点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子。已知粒子的比荷为,发射速度大小都为。设粒子发射方向与OC边的夹角为,不计粒子间相互作用及重力。对于粒子进入磁场后的运动,下列说法正确的是

A.当=45时,粒子将从AC边射出
B.所有从OA边射出的粒子在磁场中运动时间相等
C.随着角的增大,粒子在磁场中运动的时间先变大后变小
D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出

  • 题型:未知
  • 难度:未知

高中物理α粒子散射实验试题