Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Vật lí Sở Phú Yên có đáp án

Để nghiên cứu biến đổi khí hậu, các nhà khoa học sử dụng máy gia tốc khối phổ để phân tích các đồng vị của cacbon trong mẫu băng cổ. Khi mẫu được đưa vào máy, các nguyên tử cacbon có khối lượ

23/28

Để nghiên cứu biến đổi khí hậu, các nhà khoa học sử dụng máy gia tốc khối phổ để phân tích các đồng vị của cacbon (ví dụ như \(_6^{12}{\rm{C}}\) và \(_6^{14}{\rm{C}}\) ) trong mẫu băng cổ. Khi mẫu được đưa vào máy, các nguyên tử cacbon có khối lượng \(m\) bị ion hóa thành các ion mang điện tích \(q\) và được tăng tốc tới tốc độ \(v\) bởi một hiệu điện thế \(U\). Tiếp theo, các ion này sẽ chuyển động vào một vùng từ trường đều theo phương vuông góc với cảm ứng từ \(\overrightarrow {\rm{B}} \). Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn \({\rm{F}} = \) $|q| v B$ có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và vận tốc \(\vec v\) của hạt. Bán kính quỹ đạo tròn của hạt trong vùng có từ trường là r . Dựa trên tỉ số \(\frac{{|{\rm{q}}|}}{{\rm{m}}}\) người ta xác xác định được loại đồng vị có trong mẫu. Bỏ qua tác dụng của trọng lực và mọi lực cản.

a

Bỏ qua tốc độ ban đầu của ion, động năng của ion sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế \(U\)\({{\rm{W}}_{\rm{d}}} = |{\rm{q}}|{\rm{U}}\).

ĐúngSai
b

Khi các ion vào từ trường đều, lực từ đã gây gia tốc hướng tâm làm các ion chuyển động tròn đều.

ĐúngSai
c

Bán kính quĩ đạo tròn của ion được tính theo công thức \({\rm{r}} = \frac{{m{v^2}}}{{|{\rm{q}}|{\rm{B}}}}\).

ĐúngSai
d

Biết \(U = 3,00{\rm{kV}};B = 3,00\;{\rm{T}}\). Nếu đo được \({\rm{r}} = 9,10 \cdot {10^{ - 3}}\;{\rm{m}}\) thì tỉ số \(\frac{{|{\rm{q}}|}}{{\rm{m}}} \approx 8,05 \cdot {10^6}({\rm{C}}/{\rm{kg}})\).

ĐúngSai
Giải thích

a) Đúng. Biến thiên động năng = công của lực điện

b) Đúng

c) Sai. \(F = m{a_{ht}} \Rightarrow |q|vB = m \cdot \frac{{{v^2}}}{r} \Rightarrow r = \frac{{mv}}{{|q|B}}\)

d) Đúng. \(\frac{1}{2}m{v^2} = |q|U \Rightarrow \frac{1}{2}m{\left( {\frac{{rqB}}{m}} \right)^2} = |q|U \Rightarrow \frac{1}{2}{(rB)^2} \cdot \frac{{|q|}}{m} = U\)\( \Rightarrow \frac{1}{2} \cdot {\left( {9,1 \cdot {{10}^{ - 3}} \cdot 3} \right)^2} \cdot \frac{{|q|}}{m} = 3 \cdot {10^3} \Rightarrow \frac{{|q|}}{m} \approx 8,05 \cdot {10^6}{\rm{C}}/{\rm{kg}}\)