當(dāng)前位置： 2023年黑龍江省大慶鐵人中學(xué)高考物理二模試卷> 試題詳情

通過(guò)測(cè)量質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和打到探測(cè)板上的計(jì)數(shù)率（即打到探測(cè)板上質(zhì)子數(shù)與衰變產(chǎn)生總質(zhì)子數(shù)N的比值），可研究中子（
1
0
n
）的β衰變。中子衰變后轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，同時(shí)放出質(zhì)量可視為零的不帶電的反中微子
ν
e
。如圖所示，位于P點(diǎn)的靜止中子經(jīng)衰變可形成一個(gè)質(zhì)子源，為簡(jiǎn)化過(guò)程，設(shè)該質(zhì)子源在紙面內(nèi)各向均勻地發(fā)射N個(gè)質(zhì)子。在P點(diǎn)下方放置有一足夠長(zhǎng)的以O(shè)為中點(diǎn)的探測(cè)板，P點(diǎn)離探測(cè)板的垂直距離OP為a=0.15m。在探測(cè)板的上方存在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
已知電子質(zhì)量m_e=9.1×10^-31kg=0.51MeV/c²，中子質(zhì)量m_n=939.57MeV/c²，質(zhì)子質(zhì)量m_p=938.27MeV/c²（c為光速，不考慮粒子之間的相互作用）。衰變后質(zhì)子的動(dòng)量p=4.8×10^-21kg?m?s^-1=3×10^-8MeV?s?m^-1，假定衰變過(guò)程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化成粒子的動(dòng)能。
（1）寫(xiě)出中子衰變的核反應(yīng)式。并求出一個(gè)中子衰變后，電子和反中微子兩者的總動(dòng)能（以MeV為能量單位）；
（2）能夠打到探測(cè)板上的質(zhì)子，求在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；
（3）求計(jì)數(shù)率。

【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的應(yīng)用．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。

當(dāng)前模式為游客模式，立即登錄查看試卷全部?jī)?nèi)容及下載

發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：98引用：2難度：0.3

相似題

1．如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)有方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=
π
10
T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第三象限內(nèi)有方向沿y軸負(fù)方向、電場(chǎng)強(qiáng)度E=20V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)．現(xiàn)將大量質(zhì)量相等、帶電量不同的粒子，從y軸上PQ之間各處沿x軸正方向于某一瞬間全部射入磁場(chǎng)．已知粒子的質(zhì)量m=10^-10kg,初速度v₀=1.6×10³m/s,帶電量q的范圍為2.5×10^-6C至1×10^-5C，所有粒子都能從坐標(biāo)原點(diǎn)O處進(jìn)入第三象限．足夠大的熒光屏MN位于直線y=-0.64m處，粒子打到熒光屏的瞬間，熒光屏上被粒子擊中的位置會(huì)發(fā)光．不計(jì)粒子重力，計(jì)算時(shí)可取
16
π
=5，求：
（1）PQ兩點(diǎn)之間的距離；
（2）熒光屏發(fā)光的持續(xù)時(shí)間；
（3）已知帶電量q=1×10^-5C的粒子能夠打中熒光屏的A點(diǎn)．若將熒光屏繞A點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度θ（如圖中虛線所示），且θ滿足0＜θ＜135°．試問(wèn)是否存在一個(gè)角度θ使得從PQ之間同時(shí)釋放的所有粒子能夠在同一時(shí)刻到達(dá)熒光屏．若存在，請(qǐng)求出θ的值；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明原因．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：8引用：1難度：0.5
解析
2．如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從O點(diǎn)垂直MN邊界進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，最后在MN邊界上的P點(diǎn)．設(shè)帶電粒子初速度為零且不計(jì)重力：
①計(jì)算粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率；
②判斷該粒子帶正電還是負(fù)電；
③計(jì)算OP間的距離．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：257引用：1難度：0.5
解析
3．如圖甲所示，在真空中半徑r=3×10^-2m的圓形區(qū)域內(nèi)．有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T．方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一束帶正電的粒子電荷量q=1.6×10^-19C，質(zhì)量m=1.6×10^-27kg,以初速度v₀=1.0×10⁶m/s.從磁場(chǎng)邊界上直徑ab的a端沿各個(gè)方向射入磁場(chǎng)且初速度方向都垂直于磁場(chǎng)方向．不計(jì)粒子重力．計(jì)算時(shí)取sin=37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）當(dāng)粒子的速度方向與直徑ab的夾角α為多少時(shí)．粒子剛好從磁場(chǎng)邊界b處飛出磁場(chǎng)．該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？
（2）若粒子射入磁場(chǎng)的速度改為v=3.0×10⁵m/s,其他條件不變．試用曲線在圖乙中畫(huà)出該束粒子在磁場(chǎng)中可能出現(xiàn)的區(qū)域．要求有簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：12引用：0難度：0.9
解析

把好題分享給你的好友吧~~