如圖甲所示為一種研究高能粒子相互作用的部分簡(jiǎn)化裝置，粒子先由k個(gè)加速電場(chǎng)從靜止開始加速后，被導(dǎo)入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)型真空管道。每個(gè)加速電場(chǎng)電壓均為U，在管道內(nèi)有n個(gè)控制粒子轉(zhuǎn)彎的圓形磁場(chǎng)，連續(xù)均勻分布在整個(gè)圓周上，每個(gè)圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。粒子在環(huán)形管道中沿管道中心線做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過每個(gè)圓形磁場(chǎng)時(shí)，入射點(diǎn)和出射點(diǎn)都在同一條直徑的兩端（如圖乙所示）。粒子重力不計(jì)，且不考慮粒子的相對(duì)論效應(yīng)，（k、U、R、B、n為已知量）求：  
（1）粒子進(jìn)入圓環(huán)型真空管道時(shí)的速度大小v；
（2）粒子經(jīng)過每個(gè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t；
（3）環(huán)形管道的內(nèi)環(huán)半徑a．
解：（1）設(shè)粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，由動(dòng)能定理得：
①
又②
得：③
（2）由④
⑤
得⑥
（3）設(shè)圓形磁場(chǎng)的區(qū)域半徑r，在Rt△AO1O中，有：
⑦
sinπ/n=r/R  ⑧
 ⑨
得：a=R（cosπ/n－sinπ/n） ⑩
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

1879年美國物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，并沿垂直磁場(chǎng)方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向電勢(shì)差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)橫向的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差．
（1）如圖甲所示，某長(zhǎng)方體導(dǎo)體abcda′b′c′d′的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，其電荷量為e，處在與ab b′a′面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0．在導(dǎo)體中通有垂直于bcc′b′面的電流，若測(cè)得通過導(dǎo)體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢(shì)差為UH，求此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個(gè)數(shù)．
（2）對(duì)于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H=
1nq
定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)．利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對(duì)橫截面（相當(dāng)于圖14甲中的ab b′a′面）的面積可以在0.1cm2以下，因此可以用來較精確的測(cè)量空間某一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度．如圖乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對(duì)橫截面與探桿垂直．這種儀器既可以控制通過探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測(cè)出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)差UH，并自動(dòng)計(jì)算出探頭所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)．
①在利用上述儀器測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的過程中，對(duì)探桿的放置方位有何要求；
②要計(jì)算出所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，除了要知道H、I、UH外，還需要知道哪個(gè)物理量，并用字母表示．推導(dǎo)出用上述這些物理量表示所測(cè)位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式．

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科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀在科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用，如圖甲所示是一種測(cè)定帶電粒子比荷的質(zhì)譜儀原理圖．某種帶正電的粒子連續(xù)從小孔O1進(jìn)入電壓為U0=50V的加速電場(chǎng)（初速度不計(jì)），粒子被加速后從小孔O2沿豎直放置的平行金屬板a、b中心線射人，最后打到水平放置的感光片MN上．已知磁場(chǎng)上邊界MN水平，且與金屬板a、b下端相平，與中心線相交于點(diǎn)O．B=1.0×10-2T，方向垂直紙面向里，a、b板問距d=0.15m．不計(jì)粒子重力和粒子間的作用力．
（1）當(dāng)a、b間不加電壓時(shí)，帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，最后打在感光片上而形成亮點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量該亮點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x=0.20m，求粒子的比荷
q
m
；
（2）當(dāng)a、b間加上如圖乙所示的電壓Uab時(shí)，帶電粒子打在感光片上形成一條亮線P1P2，P1到O點(diǎn)的距離x1=0.15m，P2到O點(diǎn)的距離x2=0.25m．求打擊感光片的粒子動(dòng)能的最大值E k1與最小值E k2的比
Ek1
Ek2
．（由于每個(gè)粒子通過板間的時(shí)間極短，可以認(rèn)為粒子在通過a、b板間的過程中電壓Uab不變．）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?深圳一模）（1）如圖甲所示，要研究光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)弱的關(guān)系．
①應(yīng)將多用電表的選擇開關(guān)置于
歐姆
歐姆
檔；
②將紅表筆插入
+
+
接線孔，黑表筆插入
-
-
接線孔（填“+”或“-”）；
③將一光敏電阻接在多用電表兩表筆上，用光照射光敏電阻時(shí)表針的偏角為θ，現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)棣取洌瑒t可判斷θ
＞
＞
θ′（ 填“＜”，“=”或“＞”）；
④測(cè)試后應(yīng)將選擇開關(guān)置于
OFF檔或交流高壓
OFF檔或交流高壓
檔．
（2）如圖乙所示為一種測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的電路原理圖．E為供電電源，ES為標(biāo)準(zhǔn)電源，EX為待測(cè)電源，RP是限流電阻，R0是電流表的保護(hù)電阻，AB是均勻電阻絲，長(zhǎng)度為L(zhǎng)．閉合S1進(jìn)行測(cè)量時(shí)，先將S2合到“1”位置，移動(dòng)C至C1處時(shí)，恰好使電流表指針指零，測(cè)得AC1=
1
3
L；再將S2合到“2”位置，移動(dòng)C至C2處時(shí)，恰好又使電流表指針指零，測(cè)得AC2=
2
3
L．請(qǐng)你根據(jù)這些信息，結(jié)合所學(xué)過的有關(guān)物理知識(shí)回答：
①本實(shí)驗(yàn)對(duì)供電電源的要求是E
＞
＞
ES和EX（ 填“＜”，“=”或“＞”）；
②你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)中電流表最好應(yīng)選用
靈敏電流計(jì)
靈敏電流計(jì)
（填“安培表”，“毫安表”，“微安表”或“靈敏電流計(jì)”）；
③本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的EX=
2
2
ES．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

如圖甲所示為一種研究高能粒子相互作用的裝置，兩個(gè)直線加速器均由k個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增長(zhǎng)的金屬圓筒組成（整個(gè)裝置處于真空中。圖中只畫出了6個(gè)圓筒，作為示意），它們沿中心軸線排列成一串，各個(gè)圓筒相間地連接到正弦交流電源的兩端。設(shè)金屬圓筒內(nèi)部沒有電場(chǎng)，且每個(gè)圓筒間的縫隙寬度很小，帶電粒子穿過縫隙的時(shí)間可忽略不計(jì)。為達(dá)到最佳加速效果，需要調(diào)節(jié)至粒子穿過每個(gè)圓筒的時(shí)間恰為交流電的半個(gè)周期，粒子每次通過圓筒縫隙時(shí)，都恰為交流電壓的峰值。

甲

乙

質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負(fù)電子分別經(jīng)過直線加速器加速后，從左、右兩側(cè)被導(dǎo)入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)形真空管道，且被導(dǎo)入的速度方向與圓環(huán)形管道中粗虛線相切。在管道內(nèi)控制電子轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖甲中的A1、A2、A3……An，共n個(gè)，均勻分布在整個(gè)圓周上（圖中只示意性地用細(xì)實(shí)線畫了幾個(gè)，其余的用細(xì)虛線表示），每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度均相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域都是直徑為d的圓形，改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過精確的調(diào)整，可使電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)過每個(gè)電磁鐵時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都在電磁鐵內(nèi)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的同一條直徑的兩端，如圖乙所示，這就為實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞作好了準(zhǔn)備。

（1）若正、負(fù)電子經(jīng)過直線加速器后的動(dòng)能均為E0，它們對(duì)撞后發(fā)生湮滅，電子消失，且僅產(chǎn)生一對(duì)頻率相同的光子，則此光子的頻率為多大？（已知普朗克恒量為h，真空中的光速為c）

（2）若電子剛進(jìn)入直線加速器第一個(gè)圓筒時(shí)速度大小為v0，為使電子通過直線加速器加速后速度為v1加速器所接正弦交流電電壓的最大值應(yīng)當(dāng)多大？

（3）電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？

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