【題目】如圖所示為依據(jù)回旋加速器原理設(shè)計的一個小型粒子加速器的原理示意圖,區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ分別存在勻強磁場B1B2。在寬度為L的區(qū)域Ⅲ內(nèi)存在一個水平方向的勻強電場E,通過調(diào)整方向使進入?yún)^(qū)域Ⅲ的粒子持續(xù)加速。在圖中A位置有一個帶正電的粒子由靜止釋放,粒子經(jīng)過兩次電場加速后最終垂直區(qū)域Ⅰ的邊緣AE射出(粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,不計重力和阻力)。求:

(1)粒子進入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的速度之比;

(2)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的磁場強度之比;

(3)已知區(qū)域Ⅰ的場強B1B,求從粒子釋放到區(qū)域Ⅰ邊緣飛出的總時間。

【答案】(1)1 (2)1 (3)

【解析】

(1)由題意作出粒子運動的軌跡如圖所示:

帶電粒子由靜止釋放,在電場中加速進入?yún)^(qū)域,經(jīng)過半個圓周的偏轉(zhuǎn)進入?yún)^(qū)域繼續(xù)加速,進入?yún)^(qū)域經(jīng)過圓周偏轉(zhuǎn)垂直邊緣AE射出。粒子進入?yún)^(qū)域時經(jīng)歷了兩次電場加速,

2EqLmv2

粒子進入?yún)^(qū)域時經(jīng)歷了一次電場加速,

EqLmv2

聯(lián)立可得

vv1

(2)根據(jù)題意,帶電粒子在區(qū)域和區(qū)域中的圓周軌跡半徑之比

根據(jù)向心力表達式:

Bqv

B

將半徑代入可得

BB1

(3)帶電粒子在三個區(qū)域運動時間設(shè)為t、t、t,粒子在勻強磁場中運動的周期為

T

BB,BB

粒子在勻強磁場區(qū)域中運動的時間

tT,

粒子在勻強磁場區(qū)域中運動的時間

tT,

粒子在電場區(qū)域中加速,電場為FEq,總距離是2L,

根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律得:

2Lat2a,

聯(lián)立得

t2

總時間為

tttt2

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】月球繞地球近似做勻速圓周運動。已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,月球距離地球表面的高度為H,不考慮自轉(zhuǎn)。

(1)求月球繞地球運動的速度v的大小和周期T;

(2)月球距離地球表面的高度H約為地球半徑R59倍。

a.求月球繞地球運動的向心加速度a的大小;

b.我們知道,月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度g1/6,即 ,分析說明月球表面的重力加速度與月球繞地球運動的向心加速度a之間的不一致是否矛盾。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在A點固定一正電荷,電量為Q,在離A高度為HC處由靜止釋放某帶同種電荷的液珠,開始運動瞬間向上的加速度大小恰好等于重力加速度g。已知靜電力常量為k,兩電荷均可看成點電荷,不計空氣阻力.求:

(1)液珠的比荷;

(2)液珠速度最大時離A點的距離h;

(3)若已知在點電荷Q的電場中,某點的電勢可表示成φ,其中r為該點到Q的距離(選無限遠的電勢為零)。求液珠能到達的最高點BA點的高度rB.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】核反應(yīng)堆是通過可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實現(xiàn)核能的釋放(如圖所示),核燃料是鈾棒,在鈾棒周圍要放慢化劑,快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后,中子能量減少變?yōu)槁凶印L己说馁|(zhì)量是中子的12倍,假設(shè)中子與碳核是彈性正碰,而且認(rèn)為碰撞前中子動能是E0,碳核都是靜止的,則(   )

A.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是指由裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程

B.鎘棒的作用是與鈾棒發(fā)生化學(xué)反應(yīng),消耗多余的鈾原子核,從而達到控制核反應(yīng)速度的目的

C.經(jīng)過一次碰撞,中子失去的動能為E0

D.在反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥防護層是用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水果電池的發(fā)電原理是兩種金屬片的電化學(xué)活性是不一樣的,其中更活潑的那邊的金屬片能置換出水果中的酸性物質(zhì)的氫離子,將兩個金屬電極鋅片和銅片插入一個水果中就可以做成一個水果電池。

(1)小明用多用電表的直流電壓(0~1 V)擋估測某水果電池的電動勢,穩(wěn)定時指針如圖甲所示,則讀數(shù)為____V。然后小明又用多用電表的歐姆“×10”擋通過正確操作估測水果電池的內(nèi)阻,穩(wěn)定時指針如圖乙所示,則讀數(shù)為____Ω,請你說說小明測水果電池的內(nèi)阻有什么錯誤。_____________________________________________。

(2)小紅采用靈敏電流計和電阻箱根據(jù)如圖丙所示電路進行水果電池電源與電動勢的測量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出了R圖象如圖丁所示,請你幫小紅計算該水果電池的電動勢為____V,內(nèi)阻為____Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,MN、PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N、Q端平滑連接,M、P端連接定值電阻R,質(zhì)量M=2kgcd絕緣桿垂直靜止在水平導(dǎo)軌上,在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強磁場,現(xiàn)有質(zhì)量m=1kgab金屬桿以初速度=12m/s水平向右與cd絕緣桿發(fā)生正碰后,進入磁場并最終未滑出,cd絕緣桿則恰好通過半圓導(dǎo)軌最高點,不計其他電阻和摩擦,ab金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,(不考慮cd桿通過半圓導(dǎo)軌最高點以后的運動),求:

(1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點時的速度大小v;

(2)正碰后ab桿的速度大;

(3)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在水平軌道右側(cè)安放半徑為R的豎直圓槽形光滑軌道,水平軌道的PQ段鋪設(shè)特殊材料,調(diào)節(jié)其初始長度為l.水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧左端固定,彈簧處于自然伸長狀態(tài).小物塊A(可視為質(zhì)點)從軌道右側(cè)以初速度v0沖上軌道,通過圓形軌道、水平軌道后壓縮彈簧并被彈簧以原速率彈回,經(jīng)水平軌道返回圓形軌道.已知R=0.2m,l=1.0m,v0=2m/s,物塊A質(zhì)量為m=1kg,與PQ段間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,軌道其他部分摩擦不計,取g=10m/s2.求:

1)物塊A與彈簧剛接觸時的速度大小.

2)物塊A被彈簧以原速率彈回返回到圓形軌道的高度.

3)調(diào)節(jié)PQ段的長度l,A仍以v0從軌道右側(cè)沖上軌道,當(dāng)l滿足什么條件時,A物塊能第一次返回圓形軌道且能沿軌道運動而不會脫離軌道.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,跳臺滑雪運動員經(jīng)過一段加速滑行后從O點水平飛出,落到斜坡上的A點。已知O點是斜坡的起點,斜坡與水平面的夾角θ30°A點與O點的距離為10m。不計空氣阻力,g10m/s2。則運動員( )

A.在空中運動時間為s

B.離開O點時的水平速度為10m/s

C.離斜坡距離最大時,速度方向與斜坡平行

D.落到斜坡上時的速度方向與水平方向的夾角為60°

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在高度為的同一位置向水平方向同時拋出兩個小球AB,若A球的初速度大于B球的初速度,則下列說法中正確的是(

A.A球比B球先落地

B.在飛行過程中的任一段時間內(nèi),A球的水平位移總是大于B球的水平位移

C.若兩球在飛行中同時遇到一堵墻,A球擊中墻的高度大于B球擊中墻的高度

D.在空中飛行的任意時刻,A球總在B球的水平正前方,且A球的速率總是大于B球的速率

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