高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

随着电子、原子、原子核的发现,人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。

若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面、通有顺时针电流的线圈,阴极射线将向                 偏转;若要使阴极射线的轨迹是一条直线,则还需要施加一个平行于纸面向                 的电场。(均选填“上”或“下”)

[["下","下"]]

若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面、通有顺时针电流的线圈,根据左手定则知,阴极射线将向下偏转;

若要使阴极射线的轨迹是一条直线,根据平衡条件知,则还需要施加一个向上的力,阴极射线带负电,故还需要施加一个平行于纸面向下的电场。

质子由 $2$$u$ 夸克和 $1$$d$ 夸克组成,表示为 $p=uud$,则反质子可表示为                 ;中子由 $1$$u$ 夸克和 $2$$d$ 夸克组成,由此可推算出$d$ 夸克的电量为                 $e$。(已知质子带电量为$e$

[["$\\overline{u}\\overline{u}\\overline{d}$","$- \\dfrac{1}{3}$"]]

质子由 $2$$u$ 夸克和 $1$$d$ 夸克组成,表示为 $p=uud$,则反质子可表示为$\overline{u}\overline{u}\overline{d}$

中子由 $1$$u$ 夸克和 $2$$d$ 夸克组成,根据题意$2u+d=e$$u+2d=0e$

联立解得$d$ 夸克的电量为$- \dfrac{1}{3}e$

质子、中子和氘核的质量分别为$m_{1}$$m_{2}$$m_{3}$。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是($c$表示真空中的光速)$(\qquad)$

["

$(m_{1}+m_{2}-m_{3})c$

","

$(m_{3}-m_{2}-m_{1})c$

","

$(m_{1}+m_{2}-m_{3})c^{2}$

","

$(m_{3}-m_{2}-m_{1})c^{2}$

"]
[["C"]]

根据质能方程知一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是$(m_{1}+m_{2}-m_{3})c^{2}$

故选:$\rm C$

在云室中有垂直于纸面的匀强磁场,从 $P$ 点发出两个电子和一个正电子,三个粒子运动轨迹如图中 $1$$2$$3$ 所示,三个粒子的初速度分别为$v_{1}$$v_{2}$$v_{3}$。根据轨迹可以推断出$(\qquad)$

["

正电子的轨迹是$1$

","

正电子的轨迹是$2$

","

$v_{1}\\gt v_{2}\\gt v_{3}$

","

$v_{3}\\gt v_{2}\\gt v_{1}$

"]
[["BD"]]

$\rm AB$.根据左手定则判断知,两个电子向同一方向偏转,一个正电子与电子偏转方向相反,故正电子的轨迹是$\rm 2$,故$\rm A$错误,$\rm B$正确;

$\rm CD$.根据牛顿第二定律$evB=m\dfrac{v^{2}}{r}$

解得$r=\dfrac{mv}{eB}$

$r∝v$

$r_{3}\gt r_{2}\gt r_{1}$

可得$v_{3}\gt v_{2}\gt v_{1}$

$\rm C$错误,$\rm D$正确;

故选:$\rm BD$

$235$受到中子轰击后,会发生核裂变。

①完成核裂变方程: $\rm _{0}^{1}n+\rm _{92}^{235}U⟶\rm _{56}^{141}Ba+\rm _{36}^{92}Kr+$                 

②如果按一个铀$235$原子核裂变时放出$200\;\rm MeV$ 能量计算,$1\;\rm g$$235$全部裂变后释放的能量是                 $\;\rm J$ ?(阿伏加德罗常数$6.02\times 10^{23}\;\rm mol^{-1}$,铀$235$的摩尔质量$235\;\rm g/mol$$e=1.60\times 10^{-19}\;\rm C$)(结果保留 $2$ 位有效数字)

[["$\\rm 3_{0}^{1}n$","$8.2\\times 10^{10}\\;\\rm J$"]]

根据质量数守恒和电荷数守恒,推知核裂变方程$\rm _{0}^{1}n+\rm _{92}^{235}U→\rm _{56}^{141}Ba+\rm _{36}^{92}Kr+3\rm _{0}^{1}n$

$1\;\rm g$$235$全部裂变后释放的能量是$E=\dfrac{1}{235} \times 6.02 \times 10^{23} \times 200\;\rm MeV=8.2 \times \text{10}^{10}\;\rm \text{J}$

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