5．回旋加速器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，高頻加速電壓的頻率，f=7.5×106Hz，帶電粒子在回旋加速器中運(yùn)動形成的粒子束的平均電流I=1mA，最后粒子束從半徑R=1m的軌道飛出，如果粒子束進(jìn)入冷卻“圈套”的水中并停止運(yùn)動，問可使“圈套”中的水的溫度升高多少度？（設(shè)“圈套”中水的消耗量為M=1kg•s-1，水的比熱容為c=4200J/（kg•K）

分析 粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用牛頓第二定律、粒子周期公式、電流的微觀表達(dá)式求出粒子的速度，然后求出粒子束的能量，再根據(jù)熱量公式求出水升高的溫度．

解答 解：粒子在盒內(nèi)磁場中做圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得運(yùn)動時滿足：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$…①
粒子做圓周運(yùn)動的周期：T=$\frac{2πR}{v}$，則頻率為：f=$\frac{1}{T}$=$\frac{v}{2πR}$…②
整理①②兩式得：$\frac{q}{m}$=$\frac{2πf}{B}$…③
設(shè)單位時間內(nèi)飛出回旋加速器的粒子為N，電流為：I=nesv，N=svn，解得：I=Nq…④
粒子束在單位時間內(nèi)釋放出來的能量為：Q=N•$\frac{1}{2}$mv2 …⑤
將③④代人⑤解得：Q=πIBR2f，
由熱平衡條件得：Q=cm△t
所以升高的溫度：△t=$\frac{πIB{R}^{2}f}{cm}$，△t=5.6K；
答：可使“圈套”中的水的溫度升高5.6度．

點(diǎn)評 本題考查了求水升高的溫度，認(rèn)真審題、理解題意根據(jù)題意獲取所需信息是解題的前提，應(yīng)用牛頓第二定律、粒子做圓周運(yùn)動的周期公式、電流計(jì)算公式與熱量公式可以解題．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

16．三個物體甲、乙、丙同時同地出發(fā)做直線運(yùn)動，運(yùn)動了20s，它們的位移-時間圖象如圖所示．下列說法正確的是（　�。�
A．甲運(yùn)動的路程最大，乙和丙的路程相等
B．三者運(yùn)動的路程相等，位移不相等
C．平均速度大小相等，平均速率V甲＞V丙＞V乙
D．三者的平均速率和平均速度大小均相等

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

17．2010年4月12日，亞丁灣索馬里海域六艘海盜快艇試圖靠近中國海軍護(hù)航編隊(duì)保護(hù)的商船，中國特戰(zhàn)隊(duì)員發(fā)射爆震彈成功將其驅(qū)離．假如其中一艘海盜快艇在海面上運(yùn)動的v-t圖象如圖所示．則下列說法正確的是（　�。�
A．海盜快艇在0～66s內(nèi)從靜止出發(fā)做加速度增大的加速直線運(yùn)動
B．海盜快艇在96s～116s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動
C．海盜快艇在66s末離商船最近
D．海盜快艇在96s末開始調(diào)頭逃離

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

13．如圖所示，在半徑為R的圓內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的向外的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、電量為q的粒子（不計(jì)重力），從A點(diǎn)對著圓心O垂直射入磁場，從C點(diǎn)飛出，則（　　）
A．粒子帶正電B．粒子的軌道半徑為R
C．A、C兩點(diǎn)相距$\sqrt{3}$RD．粒子在磁場中運(yùn)動時間為$\frac{πm}{3qB}$

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

20．如圖所示，以ab為分界面的兩個勻強(qiáng)磁場，方向均垂直于紙面向里，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=2B2，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從O點(diǎn)沿圖示方向以速度v運(yùn)動，經(jīng)過t1=$\frac{πm}{2q{B}_{2}}$時間粒子第一次回到ab線，經(jīng)過t=$\frac{2πm}{q{B}_{2}}$的時間粒子重新回到O點(diǎn)．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．宇宙中某雙星由質(zhì)量不等的星體A和B組成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動．由天文觀察到期運(yùn)動周期為T，A到C點(diǎn)的距離為r1，A和B的距離為r，已知引力常數(shù)為G，由此可求出星體B的質(zhì)量為（　�。�
A．$\frac{4{π}^{2}{r}^{2}{r}_{1}^{\;}}{G{T}^{2}}$B．$\frac{4π{r}_{1}^{2}{r}^{3}}{G{T}^{2}}$C．$\frac{4πr{{\;}^{2}r}_{1}}{G{T}^{2}}$D．$\frac{4π{r}^{2}（r-{r}_{1}）}{G{T}^{2}}$

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

17．如圖所示，輕桿長為3L，在桿的A、B兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和球B，桿上距球A為L處的點(diǎn)O裝在光滑的水平轉(zhuǎn)動軸上，外界給予系統(tǒng)一定的能量后，桿和球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動．在轉(zhuǎn)動的過程中，忽略空氣的阻力．若球B運(yùn)動到最高點(diǎn)時，球B對桿恰好無作用力，則下列說法正確的是（　�。�
A．球B在最高點(diǎn)時速度為零B．球B在最高點(diǎn)時，球A的速度為$\frac{\sqrt{2gL}}{2}$
C．球B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時，其速度為$\sqrt{\frac{26}{5}gL}$D．球B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時，其速度為$\sqrt{\frac{16}{5}gL}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．已知A、B是第一周期以外的短周期元素，它們可以形成離子化合物AmBn．在此化合物中，所有離子均能形成稀有氣體原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．若A的核電荷數(shù)為a，則B的核電荷數(shù)不可能是（　�。�
A．a+8-m-nB．a+18-m-nC．a+16-m-nD．a-m-n

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

15．小王利用打點(diǎn)計(jì)時器研究甲和乙兩個物體的運(yùn)動，分別得到2條紙帶，對每條紙帶，均選擇合適的點(diǎn)作為第一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，再依次每5個點(diǎn)取1個計(jì)數(shù)點(diǎn)，并在各計(jì)數(shù)點(diǎn)處將其剪斷，然后將這些剪斷的紙條粘貼在相同的坐標(biāo)紙上，最后將紙條上端中心連起來，如圖甲、乙所示，對該圖象的判斷，正確的是（　�。�
A．該圖象可以表示物體運(yùn)動的速度隨時間的變化規(guī)律
B．甲、乙均做勻速直線運(yùn)動
C．乙物體的加速度比甲大
D．打第三個計(jì)數(shù)點(diǎn)時，甲物體的速度比乙大

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