湖南省2024届高三3月联考物理考试试卷

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湖南省2024届高三3月联考物理试卷答案

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11.(16分)放射性元素6^4C被考古学家称为“碳钟”,可以用来判定古代生物体的年代,通过测量粒子在电磁组合场中的运动轨迹和出现位置可以进一步研究6C在进行β衰变过程中产生电子的出射速度,位于S点的静止6^14C核经过衰变可形成一个电子源,将过程简化:设定该电子源在纸面内向各个方向均匀地发射电子。在如图所示的空间中,虚线下方存在方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场,虚线上方存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,其中电子源S和虚线边界的距离为h,,已知电子的质量为,电荷量为q,不计电子重力和电子间的相互作用力,以点为原点建立直角坐标系。(1)若已知放射出的新核质量为m0,,新核的动能为Ek,,且衰变过程中放出的核能全部转为粒子的动能,写出^4C衰变的核反应方程式,并求出衰变过程中的质量亏损△m;(2)若在虚线上放置一个足够长的挡板,其可以吸收所有从下方射入的电子,并检测到从同一时刻出射的电子到达挡板的最大时间差△tLn=22mhqE,,求求电子的出射速度v0;(3)现对电子源出射方向进行限制,使电子只能水平向右出射,并在虚线上距离O点为d的Q点放置一个粒子接收装置,最终Q点可接收到电子,求电子出射速度的可能值。y