【題目】正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是使正負(fù)電子以相同速率對(duì)撞（撞前速度在同一直線上的碰撞）并進(jìn)行高能物理研究的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖甲），該裝置一般由高能加速器（同步加速器或直線加速器）、環(huán)形儲(chǔ)存室（把高能加速器在不同時(shí)間加速出來(lái)的電子束進(jìn)行積累的環(huán)形真空室）和對(duì)撞測(cè)量區(qū)（對(duì)撞時(shí)發(fā)生的新粒子、新現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量）三個(gè)部分組成．為了使正負(fù)電子在測(cè)量區(qū)內(nèi)不同位置進(jìn)行對(duì)撞，在對(duì)撞測(cè)量區(qū)內(nèi)設(shè)置兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．對(duì)撞區(qū)域設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖乙所示：MN和PQ為足夠長(zhǎng)的豎直邊界，水平邊界EF將整個(gè)區(qū)域分成上下兩部分，Ⅰ區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)，Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B．現(xiàn)有一對(duì)正負(fù)電子以相同速率分別從注入口C和注入口D同時(shí)水平射入，在對(duì)撞測(cè)量區(qū)發(fā)生對(duì)撞．已知兩注入口到EF的距離均為d，邊界MN和PQ的間距為L，正電子的質(zhì)量為m，電量為+e，負(fù)電子的質(zhì)量為m，電量為-e．

（1）試判斷從注入口C入射的是正電子還是負(fù)電子；

（2）若L=4d，要使正負(fù)電子經(jīng)過(guò)水平邊界EF一次后對(duì)撞，求正負(fù)電子注入時(shí)的初速度大�。�

（3）若只從注入口C射入電子，間距L=13（2-）d，要使電子從PQ邊界飛出，求電子射入的最小速率，及以此速度入射到從PQ邊界飛出所需的時(shí)間．

【答案】（1）負(fù)（2）（3）

【解析】試題分析：（1）負(fù)電子（因?yàn)殡娮右蛳缕D(zhuǎn)）

（2）粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有：

解得：

根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有： 解得：

（3）要使電子從PQ邊界飛出，設(shè)電子束的最小速率為v，運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示

由幾何關(guān)系得：

即：

由圓周運(yùn)動(dòng)：

代入得：

根據(jù)題意，設(shè)電子在Ⅰ區(qū)磁場(chǎng)的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓心角為θ，經(jīng)過(guò)3次重復(fù)，最后運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為α，設(shè)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為T，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則：，聯(lián)立得：

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

（1）甲同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，將電火花計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，把紙帶的下端固定在重錘上，紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器，上端用紙帶夾夾住，接通電源后釋放紙帶，紙帶上打出一系列的點(diǎn)，所用電源的頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)。紙帶連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D至第1個(gè)點(diǎn)O的距離如圖2所示，已知重錘的質(zhì)量為1.00 kg，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g=9.8 m/s2，從起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量為=_________J，重錘動(dòng)能的增加量為ΔEk=_________J，從以上數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是______________。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

（2）乙同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�。他打出了一條紙帶后，利用紙帶測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖3所示的圖線。由于圖線明顯偏離原點(diǎn)，若測(cè)量和計(jì)算都沒有問(wèn)題，其原因可能是___________________。乙同學(xué)測(cè)出該圖線的斜率為k，如果阻力不可忽略，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g_____k（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

（3）丙同學(xué)用如圖4所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測(cè)出兩個(gè)光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t1、t2，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，為此還需測(cè)量的物理量是_______________，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_______________________。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】關(guān)于分子間相互作用力如圖所示，以下說(shuō)法中，正確的是（　�。�

A.當(dāng)分子間距離時(shí)，分子力為零，說(shuō)明此時(shí)分子間引力與斥力大小相等

B.分子力隨分子間的距離的變化而變化，當(dāng)時(shí)，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都減小，但引力比斥力減小得快，故分子力表現(xiàn)為引力

C.當(dāng)分子間的距離由增大到的過(guò)程中時(shí)，分子力先減小后增大再減小

D.當(dāng)分子間的距離由增大到的過(guò)程中時(shí)，分子勢(shì)能先減小后增大最后不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】近10年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展空軍和海軍，新增艦船是除美國(guó)外其他國(guó)家的總和。無(wú)論是飛機(jī)還是戰(zhàn)艦設(shè)計(jì)，都需要復(fù)雜的流體力學(xué)知識(shí)。當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，根據(jù)流動(dòng)特征可以分成湍流和層流：如果流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡（一般說(shuō)隨初始空間坐標(biāo)x、y、z隨時(shí)間t而變）是有規(guī)則的光滑曲線（最簡(jiǎn)單的情形是直線），這種流動(dòng)叫層流，此時(shí)流體分層流動(dòng)，各層互不混合，沒有這種性質(zhì)的流動(dòng)叫湍流。不同狀態(tài)的流體動(dòng)力學(xué)方程不一樣。流體力學(xué)中用一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)--雷諾數(shù)Re（Reynoldsnumber），來(lái)表征流體的這一特征，一般情況下，雷諾數(shù)小的時(shí)候是層流，雷諾數(shù)大的時(shí)候是湍流。已知雷諾數(shù)由四個(gè)變量決定，流體的流速v、流體的密度ρ、特征長(zhǎng)度d，黏性系數(shù)μ。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)對(duì)雷諾數(shù)的表達(dá)式做出判斷，以下表達(dá)式中可能正確的是：（已知黏性系數(shù)μ為流體中相距dx的兩平行液層，由于內(nèi)摩擦，使垂直于流動(dòng)方向的液層間存在速度梯度，當(dāng)速度梯度為1個(gè)單位，相鄰層“單位”接觸面S上所產(chǎn)生的黏滯力F(亦稱內(nèi)摩擦力)即黏性系數(shù)，以μ表示：/它的單位是Pa·s）（　　）

A.B.C.D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，相同的乒乓球1、2落臺(tái)后恰好在等高處水平越過(guò)球網(wǎng)，過(guò)網(wǎng)時(shí)的速度方向均垂直于球網(wǎng)．不計(jì)乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力，乒乓球自起跳到最高點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是

A．起跳時(shí)，球1的重力功率等于球2的重力功率

B．球1的速度變化率小于球2的速度變化率

C．球1的飛行時(shí)間大于球2的飛行時(shí)間

D．過(guò)網(wǎng)時(shí)球1的速度大于球2的速度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一名雜技演員在兩幢高10m的樓之間表演“高空走鋼絲”。當(dāng)他緩慢經(jīng)過(guò)鋼絲的中點(diǎn)時(shí)，鋼絲與水平方向的夾角為10°.已知演員及橫桿的總質(zhì)量為60kg，鋼絲重量不計(jì).重力加速度為10m/s2，sin10°＝0.17,下列說(shuō)法正確的有（ ）

A. 演員經(jīng)過(guò)解絲中點(diǎn)時(shí)，鋼絲上的力約為3530N

B. 演員經(jīng)過(guò)鋼絲中點(diǎn)時(shí)，鋼絲上的張力約為1765N

C. 演員經(jīng)過(guò)中點(diǎn)后又向右走了幾步停下來(lái)，此時(shí)鋼絲對(duì)演員的作用力方向朝左上方

D. 如果更換一根更長(zhǎng)的鋼絲表演，演員經(jīng)過(guò)鋼絲中點(diǎn)時(shí)，鋼絲繩上的張力會(huì)減小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】下列說(shuō)法正確的是（　　）

A.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的

B.空調(diào)既能制熱又能制冷，說(shuō)明熱傳遞不存在方向性

C.一定質(zhì)量的某種理想氣體在等壓膨脹過(guò)程中，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能可能減小

D.液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)它的撞擊作用不平衡的結(jié)果

E.一定質(zhì)量100的水變成100的水蒸氣，分子平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，從傾角為45°的足夠長(zhǎng)斜面頂端垂直于斜面向上拋出一質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)），物體初速度大小為v，受到水平向右、大小與物體重力相等的水平風(fēng)力作用，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，從拋出開始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

A.物體距斜面的最遠(yuǎn)距離為

B.以拋出點(diǎn)所在水平面為零勢(shì)能面，物體重力勢(shì)能的最大值為

C.經(jīng)過(guò)時(shí)間，物體回到斜面

D.物體重力勢(shì)能最大時(shí)，水平風(fēng)力的瞬時(shí)功率為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一球形人造衛(wèi)星，其最大橫截面積為A、質(zhì)量為m，在軌道半徑為R的高空繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)．由于受到稀薄空氣阻力的作用，導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑逐漸變�。l(wèi)星在繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)很多圈之后，其軌道的高度下降了△H，由于△H <<R，所以可以將衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的每一圈均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)地球可看成質(zhì)量為M的均勻球體，萬(wàn)有引力常量為G．取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn)，當(dāng)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑為r時(shí)，衛(wèi)星與地球組成的系統(tǒng)具有的勢(shì)能可表示為．

（1）求人造衛(wèi)星在軌道半徑為R的高空繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；

（2）某同學(xué)為估算稀薄空氣對(duì)衛(wèi)星的阻力大小，做出了如下假設(shè)：衛(wèi)星運(yùn)行軌道范圍內(nèi)稀薄空氣的密度為ρ，且為恒量；稀薄空氣可看成是由彼此不發(fā)生相互作用的顆粒組成的，所有的顆粒原來(lái)都靜止，它們與人造衛(wèi)星在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)生碰撞后都具有與衛(wèi)星相同的速度，在與這些顆粒碰撞的前后，衛(wèi)星的速度可認(rèn)為保持不變．在滿足上述假設(shè)的條件下，請(qǐng)推導(dǎo)：

①估算空氣顆粒對(duì)衛(wèi)星在半徑為R軌道上運(yùn)行時(shí)，所受阻力F大小的表達(dá)式；

②估算人造衛(wèi)星由半徑為R的軌道降低到半徑為R-△H的軌道的過(guò)程中，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)圈數(shù)n的表達(dá)式．

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