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16.质子质量为m,电荷量为e,在回旋加速器中由静止开始加速.已知所加交变电场的电压为U,磁场的磁感应强度为B,则从开始经过5次加速后质子获得的速度为$\sqrt{\frac{10eU}{m}}$,运动时间为$\frac{5πm}{eB}$(忽略质子在电场中加速运动的时间).

分析 根据动能定理,求出5次加速后的动能,再计算质子获得的速度;
先计算出质子在磁场中运动的周期T,一个周期加速两次,5次就是2.5T的时间.

解答 解:由动能定理得$5eU=\frac{1}{2}m{v}^{2}$,解得从开始经过5次加速后质子获得的速度为:v=$\sqrt{\frac{10eU}{m}}$;
设质子在磁场中运动的周期T,质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律有:
$evB=m(\frac{2π}{T})^{2}R$
将R=$\frac{mv}{eB}$代入得周期T=$\frac{2πm}{eB}$
一个周期加速两次,5次就是2.5T的时间即为:t=2.5T=$\frac{5πm}{eB}$;
故答案为:$\sqrt{\frac{10eU}{m}}$;$\frac{5πm}{eB}$.

点评 考查粒子在回旋加速器加速与偏转,掌握动能定理与运动的周期公式,注意一个周期被加速两次.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

6.如图,用线将金属块M和木块m连在一起浸没入水中,从静止开始以加速度a加速下沉,经过时间t1,线断了,再经过时间t2,木块停止下沉,求此时金属块M的速度.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

7.甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验.已知重力加速度为g.

(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示.其中A为一质量为M的长直木板,B为木板上放置的质量为m的物块,C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计.实验时用力将A从B的下方抽出,通过C的读数F1即可测出动摩擦因数.则该设计能测出A与B(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数,其表达式为$\frac{{F}_{1}}{mg}$.
(2)乙同学的设计如图乙所示.他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门,与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.
实验时,多次改变沙桶中沙的质量,每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动,读出多组测力计示数F及对应的无爱在两光电门之间的运动时间t,在坐标系中作出F-$\frac{1}{{t}^{2}}$的图线如图丙所示,图线的斜率为k,与纵轴的截距为b,因乙同学不能测出小车质量,故该同学还应测出的物理量为光电门A、B之间的距离x.根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为$\frac{2xb}{kg}$.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

4.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到
弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
F(N)00.501.001.052.002.50
l (cm)l010.9712.0213.0013.9815.05
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'.
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同
时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在如图丙给出的坐标纸上(见答题卡)画出F-l图线,根据图线求得l0=10.00cm.
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为1.80N.
(3)根据给出的标度,在答题卡上作出FOA和FOB的合力F'的图示.
(4)通过比较F'与FOO′的大小和方向,即可得出实验结论.

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

11.如图所示,一长为L、质量为m的均匀棒可绕O点转动,下端A搁在光滑球面上,用过球心的水平力向左推球.若在图示位置棒与球相切,且与竖直方向成45°时球静止,则水平推力F为$\frac{1}{4}mg$.若球经过图示位置时水平向左的速度为v,则棒的端点A的速度为$\frac{\sqrt{2}}{2}$v.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

1.利用所学物理知识解答问题:
(1)多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器.使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置分别如图甲中a、b所示.若选择开关处在“×10Ω”的欧姆挡时指针位于a,则被测电阻的阻值是500Ω.若选择开关处在“直流电压2.5V”挡时指针位于b,则被测电压是2.00V
 
(2)如图乙所示为一黑箱装置,盒内有电源、电阻等元件,a、b为黑箱的两个输出端.
①为了探测黑箱,某同学进行了以下几步测量:
A.用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻;
B.用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压;
C.用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流.
你认为以上测量中不妥的有:AC(填序号).
②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”,a、b是等效电源的两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图丙所示的电路,调节变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方格纸上建立了U-I坐标,根据实验数据画出了坐标点,如图丁所示.请你做进一步处理,并由图求出等效电源的电动势
E=1.45V,内阻r=0.73Ω.
③由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比偏小,测得的内阻与实际值相比偏小(选填“偏大”“偏小”或“相同”).

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

8.下面关于作用力与反作用力的说法不正确的是(  )
A.作用力和反作用力一定大小相等,方向相反,在同一直线上,它们的合力为零
B.大小相等,方向相反,在同一直线上,分别作用于两个物体上的两个力一定是一对作用力和反作用力
C.马拉车加速前进时,马拉车的力仍等于车拉马的力
D.物体相互作用时,先产生作用力,后产生反作用力

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

5.关于位移和路程,下列说法正确的是(  )
A.物体的位移为零,则物体一定不动
B.质点沿不同的路径由A到B,路程可能不同而位移一定相同
C.质点通过一段路程,其位移可能为零
D.质点运动位移可能等于路程.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

6.(1)在下列给出的器材中,选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上(填序号).
①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细线和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺
选出的器材是①、③、⑤、⑥、⑧、⑨
(2)为了计算加速度,最合理的方法是C
A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图,量出其倾角θ,由公式a=tanθ求出加速度
C.根据实验数据画出v-t图,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a=$\frac{△v}{△t}$算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度.

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