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(2008?南通三模)环形对撞机是研究高能粒子的重要装置.带电粒子在电压为U的电场中加速后注入对撞机的高真空圆环形状的空腔内,在匀强磁场中,做半径恒定的圆周运动带电粒子,且局限在圆环空腔内运动,粒子碰撞时发生核反应.关于带电粒子的比荷
q
m
,加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期T的关系,下列说法中正确的是(  )
①对于给定的加速电压,带电粒子的比荷
q
m
越大,磁感应强度B越大
②对于给定的加速电压,带电粒子的比荷
q
m
越大,磁感应强度B越小
③对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期T越小
④对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期T都不变.
分析:带电粒子在电场中被加速后,进入匀强磁场后做匀速圆周运动.所有带电粒子圆周运动的半径都相同.根据动能定理得到加速获得的速度表达式,由磁场中圆周运动半径公式结合进行分析.
解答:解:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可知:Bqv=m
v2
R
得R=
mv
qB
(1)
而粒子在电场中被加速,则有:
1
2
mv2=qU
(2)
将(1)(2)两式联立可得:R=
2U
B
?
m
q
,带电粒子运行的周期T=
2πm
qB

根据这两个表达式可知:
①、②当加速电压一定时,R也一定时,粒子的比荷
q
m
越大,磁感应强度则越小,故①错误;②正确.
③、④由周期表达式可知,粒子运动的周期与加速电压无关,所以当粒子的比荷一定时,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变,故④正确;
故D正确.
故选D
点评:通过洛伦兹力提供向心力来导出半径公式与周期公式,再用动能定理得出粒子在电场中的加速公式,从而可推导出加速电压、磁感应强度、粒子的比荷及半径的关系.最终由控制变量来研究其它各量之间的具体关系.
练习册系列答案
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(2008?南通三模)关于伽利略对自由落体运动的研究,下列说法中正确的是(  )

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(2008?南通三模)用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2
②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水;
④用注射器往水面上滴1滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;
⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上,计算出轮廓范围内正方形的总数为N.
则上述过程遗漏的步骤是
将痱子粉均匀撒在水面上
将痱子粉均匀撒在水面上
;油酸分子直径的表达式d=
V0V1
Nna2V2
V0V1
Nna2V2

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(2008?南通三模)一个高能γ光子,经过重核附近时与原子核场作用,能产生一对正负电子,请完成相应的反应方程:γ→
 
0
-1
e+
 
0
1
e
 
0
-1
e+
 
0
1
e

已知电子质量me=9.10×10-31kg,光在真空中的传播速度为速为c=3.00×108m/s,则γ光子的能量至少为
1.64×10-13
1.64×10-13
J.

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(2008?南通三模)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.
(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平?
接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).
接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).

(2)如图乙所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d=
0.52
0.52
cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为
0.43
0.43
m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、
滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
滑块的质量M
滑块的质量M
(文字说明并用相应的字母表示).
(3)本实验通过比较
mgs
mgs
1
2
(m+M)(
d
△t
)
2
1
2
(m+M)(
d
△t
)
2
在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒.

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(2008?南通三模)在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,现有下列器材:待测干电池一节,电流表G(满偏电流为2.5mA,内阻为199Ω),定值电阻R1=1.0.Ω,定值电阻R2=99.5.Ω,电阻箱R(0~99.9Ω),开关、导线若干.
(1)请在所给方框内,画出实验电路图,其中定值电阻应选用
R1
R1
(选填“R1”或“R2”);
(2)某同学实验测出了电阻箱的电阻R和电流表G的示数Ig,记录数据(见下表).请在下面坐标图中描点作出
l
lg
-R图线.
次数/物理量 1 2 3 4 5 6
R/Ω 1.6 2.1 2.2 3.2 4.2 5.6
It/mA 2.25 2.00 1.67 1.50 1.25 1.00
l
lg
/(mA)-1
0.44 0.50 0.60 0.67 0.80 1.00
(3)根据图线可求得,被测电池的电动势E=
1.40
1.40
V,内阻为r=
0.40
0.40
Ω.

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