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在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图.它由两个铝制D...

manfen5.com 满分网在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条窄缝.两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中.在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速.如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度,由导出装置导出.已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R.每次加速的时间很短,可以忽略.正离子从离子源出发时的初速度为零.
(1)为了使正离子每经过窄缝都被加速,求交变电压的频率;
(2)求离子能获得的最大动能;
(3)求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比.
由周期公式求频率;最大动能由D型盒的半径决定;由半径公式和动能定理求半径. 【解析】 (1)使正离子每经过窄缝都被加速,交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率,正离子在磁场中做匀速圆周运动, 由洛伦兹力提供向心力Bqv=m 又T= 解得T= 所以f= (2)当离子从D盒边缘离开时速度最大,此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径有vm= 离子获得的最大动能为E== (3)离子从S点经电场加速1次后,以速度v1第1次进入下半盒,由动能定理Uq=得 又 离子从S点经电场加速3次后,以速度v3第2次进入下半盒3Uq= 解得v3=, …离子经电场加速(2n-1)次后,第n次进入磁场 同理可得rn= 所以 答:(1)为了使正离子每经过窄缝都被加速,交变电压的频率为; (2)离子能获得的最大动能为; (3)离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比为.
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考点分析:
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2008年入冬后,我国南方连降冻雨,出现了罕见的自然灾害.为了安全行车,某司机在冰雪覆盖的平直公路上测试汽车的制动性能.他从车上速度表看到汽车速度v=36km/h(10m/s)时紧急刹车,车滑行了L=50m后停止.把汽车刹车后的运动看做匀变速运动,取重力加速度g=10m/s2
(1)求紧急刹车过程中车受到的阻力与车的重力的比值k;
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①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg,其中电阻R约为1kΩ.为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用______,电阻器R1应选用______,电阻器R2应选用______(选填器材前的字母).
A.电源(电动势1.5V)B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0~999.9Ω)D.滑动变阻器(0~500Ω)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1kΩ)
F.电位器(0~51kΩ)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是:________________________,最后记录R1的阻值并整理好器材.(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S1
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0Ω,则图1中被测电流计G的内阻rg的测量值为______Ω,该测量值______实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”).
④给电流计G______联(选填“串”或“并”)一个阻值为______kΩ的电阻,就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表.
(2)乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表V、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻.
①该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表V校准.请你画完图2方框中的校准电路图.
②实验中,当定值电阻R选用17.0kΩ时,高整滑动变阻器R′的阻值,电压表V的示数是4.0V时,表G的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0kΩ时,调整R′的阻值,电压表V的示数是2.0V,表G的指针又指到满量程的五分之二.由此可以判定,表G的内阻rg______kΩ,满偏电流Ig______mA.若要将表G改装为量程是15V的电压表,应配备一个______kΩ的电阻.
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由实验,同学们猜测磁感应强度传感器内有一线圈,当磁感应强度最大时,穿过线圈的磁通量也最大.按照这种猜测,下列判断正确的是______
A.感应电流变化的周期为0.1s
B.在t=0.2s时,线圈内产生的感应电流的方向发生改变
C.在t=0.25s时,线圈内产生的感应电流的方向发生变化
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用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如图).设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( )
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A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,增大S,则θ变小
D.保持d不变,增大S,则θ不变
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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