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    图8-2-29 1932年.劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图8-2-29所示.置于高真空中的D形金属盒半径为R.两盒间的狭缝很小.带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子.质量为m.电荷量为+q.在加速器中被加速.加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用． (1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比, (2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t, (3)实际使用中.磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制．若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm.fm.试讨论粒子能获得的最大动能Ekm. 解析:(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1.速度为v1 qU＝mv.qv1B＝m.解得r1＝ 同理.粒子第2次经过狭缝后的半径r2＝ .则r2∶r1＝∶1. (2)设粒子到出口处被加速了n圈 2nqU＝mv2.qvB＝m.T＝.t＝nT.解得t＝. (3)加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率.即f＝ 当磁感应强度为Bm时.加速电场的频率应为fBm＝.粒子的动能Ek＝mv2 当fBm≤fm时.粒子的最大动能由Bm决定.qvmBm＝m).解得Ekm＝. 当fBm≥fm时.粒子的最大动能由fm决定.vm＝2πfmR.解得Ekm＝2π2mfR2. 答案: (3)当fBm≤fm时.Ekm＝,当fBm≥fm时.Ekm＝2π2mfR2 图8-2-30 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图4－2－13甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)．

    图4－2－13

    (1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(保留两位有效数字)．

    (2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表：

    实验次数

    物理量　　

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    小车加速度a/(m·s－2)

    1.90

    1.72

    1.49

    1.25

    1.00

    0.75

    0.50

    0.30

    小车质量m/kg

    0.25

    0.29

    0.33

    0.40

    0.50

    0.71

    1.00

    1.67

    /kg－1

    4.00

    3.45

    3.03

    2.50

    2.00

    1.41

    1.00

    0.60

    请在如图4－2－14所示的方格坐标纸中画出a－图线，并依据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是________．

    图4－2－14

    图4－2－15

    (3)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线，如图4－2－15所示．该图线不通过原点，请你分析其主要原因是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________.

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    某实验小组设计如图甲所示电路探究硅光电池，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．(硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件)

    ①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．

    ②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.

    (ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1＝　　　　 V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA(保留两位小数)．

    (ⅱ)该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立Ix－Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线．

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    U1/V

    0.00

    0.00

    0.06

    0.12

    0.24

    0.42

    0.72

    1.14

    1.74

    U2/V

    0.0

    1.0

    2.1

    3.1

    4.2

    5.4

    6.7

    8.1

    9.7

    Ux/V

    0.0

    －1.0

    －2.0

    －3.0

    －4.0

    －5.0

    －6.0

    －7.0

    －8.0

    Ix/mA

    0.00

    0.00

    －0.01

    －0.02

    －0.04

    －0.07

    －0.12

    －0.19

    －0.29

    (ⅲ)由Ix－Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成　　　 　 (填“线性”或“非线性”)关系．

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    如图，传送带与水平面倾角θ=37°，以10米/秒的速率逆时针转动，在传送带上端A处轻轻放一质量m=2千克的物块，它与传送带间的摩擦系数μ=0．5。若两轮间传送带的长度L=29米。（g取10米/秒2， sin37°=0．6，cos37°=0．8）求：（1）物块从传送带上端A运动到 B处所用时间和到B处时的速度大小。（2）物块从传送带上端A运动到 B处的过程中摩擦力对物块所做的功。(3) 物块从传送带上端A运动到 B处的过程中物块和传送带所产生的总热量。　

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    某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图S4－7甲为实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)

    　　　　　　甲　　　　　　　　乙

    图S4－7

    (1)如图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为__________m/s2.(保留两位有效数字)

    (2)保持沙和沙桶质量不变，改变小车质量 m，分别得到小车加速度a与质量 m及对应的数据如下表：

    实验次数

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    小车加速度

    a/m·s－2

    1.90

    1.72

    1.49

    1.25

    1.00

    0.75

    0.50

    0.30

    小车质

    量m/kg

    0.25

    0.29

    0.33

    0.40

    0.50

    0.71

    1.00

    1.67

    /kg－1

    4.00

    3.45

    3.03

    2.50

    2.00

    1.41

    1.00

    0.60

    请在如图S4－8所示的坐标纸中画出a－图线，并由图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是________________．

    图S4－8

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    某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图a为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度a可用纸带上的打点求得．

    （1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为    m/s2．（保留二位有效数字）

    （2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：

    次  数

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    小车加速度a/m?s－2

    1.98

    1.72

    1.48

    1.25

    1.00

    0.75

    0.48

    0.50

    0.30

    小车质量m/kg

    0.25

    0.29

    0.33

    0.40

    0.50

    0.71

    0.75

    1.00

    1.67

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c 方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中空格）

    （3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图d，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答：　　　　　　　　　　　　　　                            

     

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