【題目】1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器,巧妙地利用帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),解決了粒子的加速問題,F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和恢學(xué)設(shè)備中;匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D甲所,置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,加速器按一定頻率的高頻交流電源,保證粒子每次經(jīng)過電場都被加速,加速電壓為U。D形金屬盒中心粒子源產(chǎn)生的粒子,初速度不計(jì),在加速器中被加速,加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。
(1)求把質(zhì)量為m、電荷量為q的靜止粒子加速到最大動(dòng)能所需時(shí)間;
(2)若此回旋加速器原來加速質(zhì)量為2m,帶電荷量為q的α粒子(),獲得的最大動(dòng)能為Ekm,現(xiàn)改為加速氘核(),它獲得的最大動(dòng)能為多少?要想使氘核獲得與α粒子相同的動(dòng)能,請你通過分析,提出一種簡單可行的辦法;
(3)已知兩D形盒間的交變電壓如圖乙所示,設(shè)α粒子在此回旋加速器中運(yùn)行的周期為T,若存在一種帶電荷量為q′、質(zhì)量為m′的粒子,在時(shí)進(jìn)入加速電場,該粒子在加速器中能獲得的最大動(dòng)能?(在此過程中,粒子未飛出D形盒)
【答案】(1);(2),見解析;(3)
【解析】
(1)由洛倫茲力提供向心力得
粒子每旋轉(zhuǎn)一周動(dòng)能增加2qU,則旋轉(zhuǎn)周數(shù)
周期
粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
一般地可忽略粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,t磁可視為總時(shí)間
(2)對(duì)α粒子,由速度
得其最大動(dòng)能為
對(duì)氘核,最大動(dòng)能為
若兩者有相同的動(dòng)能,設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?/span>B′、由α粒子換成氘核,有
解得,即磁感應(yīng)強(qiáng)度需增大為原來的倍
高頻交流電源的原來周期
故
由α粒子換為氘核時(shí),交流電源的周期應(yīng)為原來的
(3)對(duì)粒子分析,其在磁場中的周期
每次加速偏移的時(shí)間差為
加速次數(shù)
所以獲得的最大動(dòng)能
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】泥石流是在雨季由于暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流。泥石流流動(dòng)的全過程雖然只有很短時(shí)間,但由于其高速前進(jìn),具有強(qiáng)大的能量,因而破壞性極大。某課題小組對(duì)泥石流的威力進(jìn)行了模擬研究,他們設(shè)計(jì)了如圖甲所示的模型:在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m=4 kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng),推力F隨位移變化如圖乙所示,已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,g=10 m/s2.則:
(1)物體在運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度為多少?
(2)在距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)處,物體的速度達(dá)到最大?
(3)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】有一根長陶瓷管,表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜,管的兩端有導(dǎo)電箍M和N,如圖1所示。用多用表電阻擋測得MN間的電阻膜的電阻約為100Ω,陶瓷管的直徑遠(yuǎn)大于電阻膜的厚度。某同學(xué)利用下列器材設(shè)計(jì)了一個(gè)測量該電阻膜厚度d的實(shí)驗(yàn)。
A.米尺(最小分度為mm);
B.游標(biāo)卡尺(游標(biāo)為20分度);
C.電流表A1(量程0~30mA,內(nèi)阻約1);
D.電流表A2(量程0~100mA,內(nèi)阻約0.3);
E.電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約3k);
F.電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約15k);
G.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~10,額定電流1A);
H.滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~1.5K,額定電流0.01A);
I.電源E(電動(dòng)勢6V,內(nèi)阻可不計(jì));
J.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。
①他用毫米刻度尺測出電阻膜的長度為l=10.00cm,用20分度游標(biāo)卡尺測量該陶瓷管的外徑,其示數(shù)如圖2所示,該陶瓷管的外徑D=_______cm
②為了比較準(zhǔn)確地測量電阻膜的電阻,且調(diào)節(jié)方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_______,電壓表_______,滑動(dòng)變阻器_______。(填寫器材前面的字母代號(hào))
③在方框內(nèi)畫出測量電阻膜的電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖______________。
④若電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,鍍膜材料的電阻率為,計(jì)算電阻膜厚度d的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:d=___________(用所測得的量和已知量的符號(hào)表示)。
⑤常用的金屬膜電阻的阻值小到幾歐,大到幾萬歐,應(yīng)用十分廣泛。例如我們經(jīng)常在電源插座上看到指示燈,其中就用到了這種電阻。根據(jù)下面的電路原理圖,請你判斷這里使用的電阻較小還是較大,并說明你判斷的依據(jù)______________。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,圖甲是旋轉(zhuǎn)磁極式交流發(fā)電機(jī)簡化圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中不動(dòng),線圈匝數(shù)為10匝,內(nèi)阻不可忽略。產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場的磁極繞垂直于磁場方向的固定軸OO′(O′O沿水平方向)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的磁通量隨時(shí)間按如圖乙所示正弦規(guī)律變化。線圈的兩端連接理想變壓器,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,電阻R1=R2=8Ω。電流表示數(shù)為1A。則下列說法不正確的是( 。
A.abcd線圈在圖甲所在的面為非中性面
B.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為10V
C.電壓表的示數(shù)為10V
D.發(fā)電機(jī)線圈的電阻為4Ω
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】圖甲是某同學(xué)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)初始時(shí)刻的裝置狀態(tài)圖,圖乙是該同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶。
(1)寫出圖甲中錯(cuò)誤的地方__________________________。(至少寫出兩點(diǎn))
(2)圖甲中所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該用以下哪種電源___________。
A.交流4~6V B.交流220V
C.直流4~6V D.直流220V
(3)為完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),除了圖甲中裝置外,還需要用到以下哪些裝置___________。
A. B.
C. D.
(4)該裝置還可用于以下哪些實(shí)驗(yàn)_____________。
A.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)
B.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度實(shí)驗(yàn)
C.研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)
D.探究做功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)
(5)圖乙是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn),請讀出C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為___________cm,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打C點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度vC=_______m/s,由此紙帶測得小車的加速度為a=______m/s2(最后兩空計(jì)算結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后面兩位數(shù)字)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑的水平面上有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,水平面上平放著一個(gè)試管,試管內(nèi)壁光滑,底部有一個(gè)帶電小球,F(xiàn)在對(duì)試管施加一個(gè)垂直于試管的水平拉力F,在拉力F作用下,試管向右做勻速運(yùn)動(dòng),帶電小球?qū)墓芸陲w出。下列說法正確的是
A. 小球帶負(fù)電
B. 小球離開試管前,洛倫茲力對(duì)小球做正功
C. 小球離開試管前的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線
D. 維持試管做勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)為恒力
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,以O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,等邊三角形OMN內(nèi)部存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,三角形外側(cè)有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,F(xiàn)有一質(zhì)量m=1×10-18kg,電荷量q=+1×10-15C的帶電微粒從坐標(biāo)為(0,-0.5m)的Q點(diǎn),以某一初速度v0沿某一方向入射,從x軸上的P點(diǎn)以v=200m/s的速度垂直x軸進(jìn)入三角形區(qū)域。同時(shí),將電場換成垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(如圖乙所示),兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。已知三角形的邊長L=4m,O、P兩點(diǎn)間距離為d=1m,重力不計(jì)。求:
(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小及帶電微粒的初速度大;
(2)若兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.2T,求該微粒在乙圖中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間;
(3)乙圖中若微粒能再次回到P點(diǎn),則兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一繩子Ox上有—系列的質(zhì)點(diǎn)A、B、C……,相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距離均為0.2m。當(dāng)t = 0時(shí),波源A從平衡位置開始向上做簡諧運(yùn)動(dòng),經(jīng)過0.4s剛好第一次回到平衡位置,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)E剛好開始振動(dòng)。若波源簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為3cm,則下列說法正確的是 ________
A.波的傳播速度為2m/s,周期為0.4s
B.波的頻率為1.25Hz,波長為1.6m
C.t = 0.6s,質(zhì)點(diǎn)G剛好開始振動(dòng),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的加速度方向向下
D.在0~0.8s內(nèi),波源A的路程為1.6m
E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)K處于波谷時(shí),質(zhì)點(diǎn)G一定處于波峰
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】近年來,智能手機(jī)的普及使“低頭族”應(yīng)運(yùn)而生.近日研究發(fā)現(xiàn),玩手機(jī)時(shí),就有可能讓頸椎承受多達(dá)60磅(約270 N)的重力,相當(dāng)于給頸椎掛兩個(gè)大西瓜,比一個(gè)7歲小孩還重.不當(dāng)?shù)淖藙菖c一系列健康問題存在關(guān)聯(lián),如背痛、體重增加、胃病、偏頭痛和呼吸道疾病等.當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所承受的壓力等于頭部的重力,但當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎受到的壓力會(huì)隨之變化.現(xiàn)將人體頭頸部簡化為如圖的模型:重心在P點(diǎn)的頭部,在可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的頸椎OP(輕桿)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下處于靜止.當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎與豎直方向的夾角為45°,PQ與豎直方向的夾角為60°,此時(shí),頸椎受到的壓力約為直立時(shí)頸椎受到的壓力的( )
A.3.3倍B.4.2倍C.2.8倍D.2.0倍
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