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2023年天津市新華中學(xué)高考物理模擬試卷(七)
>
試題詳情
離子推進(jìn)技術(shù)在太空探索中已有廣泛的應(yīng)用,其裝置可簡化為如圖(a)所示的內(nèi)、外半徑分別為R
1
和R
2
的圓筒,圖(b)為其側(cè)視圖。以圓筒左側(cè)圓心O為坐標(biāo)原點(diǎn),沿圓筒軸線向右為x軸正方向建立坐標(biāo)。在x=0和x=L處,垂直于x軸放置柵極,在兩圓筒間形成方向沿x軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場,同時通過電磁鐵在兩圓筒間加上沿x軸正方向、大小為B的勻強(qiáng)磁場。待電離的氙原子從左側(cè)柵極飄進(jìn)兩圓筒間(其初速度可視為零)。在內(nèi)圓筒表面分布著沿徑向以一定初速度運(yùn)動的電子源。氙原子被電子碰撞,可電離為一價正離子,剛被電離的氙離子的速度可視為零,經(jīng)電場加速后從柵極射出,推進(jìn)器獲得反沖力。已知單位時間內(nèi)剛被電離成氙離子的線密度(沿x軸方向單位長度的離子數(shù))
λ
=
k
(
L
-
x
)
,其中k為常量,氙離子質(zhì)量為M,電子質(zhì)量為m,電子元電荷量為e,不計離子間、電子間相互作用。
(1)在x處的一個氙原子被電離,求其從右側(cè)柵極射出時的動能;
(2)要使電子不碰到外筒壁,求電子沿徑向發(fā)射的最大初速度;
(3)若在x~x+Δx的微小區(qū)間內(nèi)被電離的氙離子從右側(cè)柵極射出時所產(chǎn)生的推力為ΔF,求
ΔF
Δ
x
~
x
的關(guān)系式,并畫出
ΔF
Δ
x
~
x
的圖線;
(4)求推進(jìn)器所受的推力。
【考點(diǎn)】
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動
;
動能定理的簡單應(yīng)用
;
從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場中的問題
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:144
引用:3
難度:0.3
相似題
1.
如圖所示,一對長平行柵極板水平放置,極板外存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,極板與可調(diào)電源相連,正極板上O點(diǎn)處的粒子源垂直極板向上發(fā)射速度為v
0
、帶正電的粒子束,單個粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,一足夠長的擋板OM與正極板成37°角傾斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、P是負(fù)極板上的兩點(diǎn),C點(diǎn)位于O點(diǎn)的正上方,P點(diǎn)處放置一粒子靶(忽略靶的大?。?,用于接收從上方打入的粒子,CP長度為L
0
,忽略柵極的電場邊緣效應(yīng)、粒子間的相互作用及粒子所受重力,sin37°=
3
5
。
(1)若粒子經(jīng)電場加速一次后正好打在P點(diǎn)處的粒子靶上,求可調(diào)電源電壓U
0
的大??;
(2)調(diào)整電壓的大小,使粒子不能打在擋板OM上,求電壓的最小值U
min
;
(3)若L
0
=
5
m
v
0
q
B
,當(dāng)電壓從零開始連續(xù)緩慢增加時,求粒子靶最多能接收到幾種能量的粒子。(假定在每個粒子的整個運(yùn)動過程中電壓恒定)
發(fā)布:2024/10/19 11:0:2
組卷:23
引用:1
難度:0.5
解析
2.
如圖所示,電子射線管放在U形磁鐵的N極和S極之間,射線管的P和Q兩極分別接在直流高壓電源的正極和負(fù)極,此時熒光屏上顯示的電子束運(yùn)動徑跡將( )
A.向上偏轉(zhuǎn)
B.向下偏轉(zhuǎn)
C.不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
D.先向上偏轉(zhuǎn)后向下偏轉(zhuǎn)
發(fā)布:2024/10/20 4:0:2
組卷:8
引用:2
難度:0.7
解析
3.
如圖所示,在xOy平面內(nèi),有一曲線,其函數(shù)關(guān)系滿足
y
=
x
2
4
,在曲線上有一點(diǎn)P,其x軸坐標(biāo)x=2m,在y軸上有一Q點(diǎn),其坐標(biāo)為
(
0
,
1
+
2
3
)
。從Q點(diǎn)沿平行于x軸方向以初速度v
0
射入一質(zhì)量為m=2×10
-9
kg、帶電量大小為q=10
-5
C的帶電粒子(不計重力),在一象限存在垂直于xOy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場,該帶電粒子恰好通過P點(diǎn),則( )
A.該帶電粒子帶正電,初速度
v
0
=
4
3
3
×
1
0
4
m
/
s
B.該帶電粒子從Q到P的時間為
t
=
π
×
10
-
4
3
s
C.該帶電粒子的軌道半徑
R
=
3
m
D.若保持其它條件不變,將磁場撤去,加一沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,該粒子也恰好從P點(diǎn)射出,則電場強(qiáng)度
E
=
32
3
3
×
1
0
4
N
/
C
發(fā)布:2024/10/25 13:30:2
組卷:30
引用:2
難度:0.7
解析
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