16.如图5.ab和cd为两条相距较远的平行直线.ab的左侧和 cd 的右侧都有磁感应强度为B.方向垂直纸面向里的匀强磁场.甲.乙两带电体分别从图中的A.B两点以不同的初速度开始向两边运动.它们在C点碰撞后结为一体向右运动.轨迹如图.闭合曲线是由两个半圆及与半圆相切的两条 线段组成.则下面说法正确的是 A.开始时甲的速度一定比乙大 B.甲的带电荷量一定比乙小 C.甲乙结合后.仍在原闭合曲线上运动 D.甲乙结合后.会离开原闭合曲线运动 选择题 共120分) 答案:C 17.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置.如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒.两盒相距很近(缝隙的宽度远小于盒半径).分别和高频交流电源相连接.使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速.两盒放在匀强磁场中.磁场方向垂直于盒面.带电粒子在磁场中做圆周运动.粒子通过两盒的缝隙时反复被加速.直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.若D形盒半径为R.所加磁场的磁感应强度为B.设两D形盒之间所加的交流电压的最大值为U.被加速的粒子为α粒子.其质量为m.电量为q.α粒子从D形盒中央开始被加速.经若干次加速后.α粒子从D形盒边缘被引出.求: (1)α粒子被加速后获得的最大动能Ek, (2)α粒子在第n次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与紧接着第n+1次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比, (3)α粒子在回旋加速器中运动的时间, (4)若使用此回旋加速器加速氘核.要想使氘核获得与α粒子相同的动能.请你通过分析.提出一个简单可行的办法. (1)α粒子在D形盒内做圆周运动.轨道半径达到最大时被引出.具有最大动能.设此时的速度为v.有 (1) 可得 α粒子的最大动能Ek= (2)α粒子被加速一次所获得的能量为qU.α粒子被第n次和n+1次加速后的动能分别为 (2) (3) 可得 (3)设α粒子被电场加速的总次数为a.则 Ek= (4) 可得 a (5) α粒子在加速器中运动的时间是α粒子在D形盒中旋转a个半圆周的总时间t. (6) (7) 解得 (4)加速器加速带电粒子的能量为Ek=.由α粒子换成氘核.有 .则.即磁感应强度需增大为原来的倍, 高频交流电源的周期.由α粒子换为氘核时.交流电源的周期应为原来的倍. 18.在高能物理研究中.粒子加速器起着重要作用.而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次.因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制.1930年.Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论.他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转.多次反复地通过高频加速电场.直至达到高能量.图12甲为Earnest O. Lawrence设计的回旋加速器的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成.两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图12乙为俯视图.在D型盒上半面中心S处有一正离子源.它发出的正离子.经狭缝电压加速后.进入D型盒中.在磁场力的作用下运动半周.再经狭缝电压加速,为保证粒子每次经过狭缝都被加速.应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致.如此周而复始.最后到达D型盒的边缘.获得最大速度后被束流提取装置提取出.已知正离子的电荷量为q.质量为m.加速时电极间电压大小恒为U.磁场的磁感应强度为B.D型盒的半径为R.狭缝之间的距离为d.设正离子从离子源出发时的初速度为零. (1)试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径, (2)尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略.试计算上述正离子在某次加速过程当中从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间, (3)不考虑相对论效应.试分析要提高某一离子被半径为R的回旋加速器加速后的最大动能可采用的措施. 解:(1)设正离子经过窄缝被第一次加速加速后的速度为v1.由动能定理得 正离子在磁场中做匀速圆周运动.半径为r1.由牛顿第二定律得 由以上两式解得 (2)设正离子经过窄缝被第n次加速加速后的速度为vn.由动能定理得 粒子在狭缝中经n次加速的总时间 由牛顿第二定律 由以上三式解得电场对粒子加速的时间 正离子在磁场中做匀速圆周运动.由牛顿第二定律 又 粒子在磁场中做圆周运动的时间 由以上三式解得 所以.粒子从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间 + (3)设离子从D盒边缘离开时做圆周运动的轨迹半径为rm.速度为vm 离子获得的最大动能为 所以.要提高某一离子被半径为R的回旋加速器加速后的最大动能可以增大加速器中的磁感应强度B. 19.如图所示.相距为d的狭缝P.Q间存在着方向始终与P.Q平面垂直.电场强度大小为E的匀强电场.且电场的方向按一定规律分时段变化.狭缝两侧均有磁感强度大小为B.方向垂直纸面向里的匀强磁场.且磁场区域足够大.某时刻从P平面处由静止释放一个质量为m.带电荷为q的带负电粒子.粒子被加速后由A点进入Q平面右侧磁场区.以半径r1做圆运动.此时电场的方向已经反向.当粒子由A1点自右向左通过Q平面后.使粒子再次被加速进入P平面左侧磁场区做圆运动.此时电场又已经反向.粒子经半个圆周后通过P平面进入PQ狭缝又被加速.--.以后粒子每次通过PQ间都被加速.设粒子自右向左穿过Q平面的位置分别是A1.A2.A3.--An--.求: (1)粒子第一次在Q右侧磁场区做圆运动的半径r1的大小, (2)粒子第一次和第二次通过Q平面的位置A1和A2之间的距离, (3)设An与An+1间的距离小于r1/3.则n值为多大. (1)r1=,(2)2(-),(3)n>5 20.如图所示为某种质谱仪的结构示意图.其中加速电场的电压为U.静电分析器中与圆心O1等距各点的电场强度大小相同.方向沿径向指向圆心O1.磁分析器中以O2为圆心.圆心角为90°的扇形区域内.分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.其左边界与静电分析器的右边界平行.由离子源发出一个质量为m.电荷量为q的正离子.经加速电场加速后.从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器.在静电分析器中.离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动.并从N点射出静电分析器.而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界.又垂直于磁场方向射入磁分析器中.最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出.并进入收集器.测量出Q点与圆心O2的距离为d.(1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小,(2)求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向,(3)通过分析和必要的数学推导.请你说明如果离子的质量为0.9m.电荷量仍为q.其他条件不变.这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化. 解:(1)离子在静电分析器中做匀速圆周运动.根据牛顿第二定律有 ①设离子进入静电分析器时的速度为v.离子在加速电场中加速的过程中.由动能定理有 ②由①②解得 ③ 6分(2)离子在磁分析器中做匀速圆周运动.由牛顿第二定律有 ④由题意可知.圆周运动的轨道半径r=d ⑤由②④⑤式解得 ⑥ 磁场方向为垂直纸面向外. 6分 (3)设质量为0.9m的离子经加速电场加速后.速度为v′.由动能定理可得 ⑦ 由②⑦式可得 ⑧新离子进入电场时与O1的距离仍为R.新离子如果在电场中做半径为R的匀速圆周运动.所需要的向心力 ⑨由①⑧⑨式可得即该离子所受电场力.恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力.因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为R的匀速圆周运动.仍从N点射出. 由②④式可知.离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径.与离子的质量有关.所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁场. 6分 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(2011?江苏一模)发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用.图甲是一种发光二极管的实物图,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”号的一端接低电势.某同学想描绘它的伏安特性曲线,实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如下表所示:
U/V 0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 30.0
(1)实验室提供的器材如下:
A.电压表(量程0-3V,内阻约10kΩ)     B.电压表(量程0-15V,内阻约25kΩ)
C.电流表(量程0-50mA,内阻约50Ω)   D.电流表(量程0-0.6A,内阻约1Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围0-10Ω,允许最大电流3A)
F.电源(电动势6V,内阻不计)   G.开关,导线
该同学做实验时,电压表选用的是
A
A
,电流表选用的是
C
C
(填选项字母).
 (2)请在图乙中以笔划线代替导线,按实验要求将实物图中的连线补充完整.
(3)根据表中数据,在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线.
(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA,现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连,还需串联一个阻值R=
110
110
Ω的电阻,才能使它工作在最佳状态 (结果保留三位有效数字).

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(2011?石景山区一模)如图所示,水平地面上放有质量均为m=1kg的物块A和B,两者之间的距离为l=0.75m.A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.1.现使A获得初速度v0向B运动,同时对B施加一个方向水平向右的力F=3N,使B由静止开始运动.经过一段时间,A恰好追上B.g 取 10m/s2.求:
(1)B运动加速度的大小aB
(2)A初速度的大小v0
(3)从开始运动到A追上B的过程中,力F对B所做的功.

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(2011?河东区一模)如图所示,两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖,出射光合成一束复色光P,下列说法中正确的是(  )

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(2011?黄浦区一模)如图所示为三个门电路符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”.下列正确的是(  )

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(2011?沧州一模)波速均为v=1.2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播,某时刻两列波的图象分别如图所示,其中P、Q处的质点均处于波峰.关于这两列波,下列说法中正确的是(  )

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