【題目】回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展;匦铀倨鞯脑砣鐖D,D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒,它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上,取粒子在磁場中運動的周期與交流電的周期相同。位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略,重力不計),它們在兩盒之間被電場加速,D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。若輸出時質(zhì)子束的等效電流為I.(忽略質(zhì)子在電場中的加速時間及質(zhì)子的最大速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速)
(1)寫出質(zhì)子在該回旋加速器中運動的周期及質(zhì)子的比荷
(2)求質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率為P.
(3)若使用此回旋加速器加速氘核,要想使氘核獲得與質(zhì)子相同的最大動能,請分析此時磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該如何變化,并寫出計算過程。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)由回旋加速器的工作原理可知,交變電源的頻率與質(zhì)子回旋的頻率相同,由周期T與頻率f的關(guān)系可知:T=1/f;
設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q,質(zhì)子離開加速器的速度為v,由牛頓第二定律可知: ;
質(zhì)子回旋的周期:
則質(zhì)子的比荷為:
(2)設(shè)在t時間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為N,
則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率
由上述各式得
(3)若使用此回旋加速器加速氘核,Ek1=Ek2
即磁感應(yīng)強(qiáng)度需增大為原來的倍
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【題目】如圖所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi),有勻強(qiáng)磁場,它的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于圓平面(未畫出),一群比荷為的負(fù)離子(不計重力)以相同速率v0,由P點在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后,又飛出磁場,最終打在磁場區(qū)域右側(cè)的熒光屏(足夠大)上,則下列說法正確的是( )
A. 離子在磁場中的運動時間一定相等
B. 離子在磁場中運動半徑一定相等
C. 由Q點飛出的離子在磁場中運動的時間最長
D. 沿PQ方向射入的離子飛出時偏轉(zhuǎn)角最大
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【題目】一物體在距某一行星表面某一高度處由靜止開始做自由落體運動,依次通過A、B、C三點,已知AB段與BC段的距離均為0.06 m,通過AB段與BC段的時間分別為0.2 s與0.1 s.求:
(1)該星球表面重力加速度值;
(2)若該星球的半徑為180 km,則環(huán)繞該行星的衛(wèi)星做圓周運動的最小周期為多少.
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【題目】—個爆竹豎直升空后在最高點炸裂成質(zhì)量相等的甲、乙兩塊,其中炸裂后一瞬間甲的速度方向如圖所示,不計空氣阻力,則下列說法正確的是()
A. 甲、乙有可能同時落地
B. 甲、乙落地時的速度一定相同
C. 從炸裂到落地,甲、乙的速度變化相同
D. 甲、乙落地瞬間,重力的瞬時功率相同
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【題目】2018年7月12日,C919大型客機(jī)102機(jī)順利完成首次空中遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)場飛行。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運動,加速1.6×103m時才能達(dá)到起飛所要求80m/s的速度。已知飛機(jī)的質(zhì)量為7.0×104kg,滑跑時受到的阻力恒為重力的0.1倍,取g=10m/s2,則在飛機(jī)滑跑的過程中
A. 飛機(jī)加速度的大小為4m/s2 B. 飛機(jī)滑跑的時間為20s
C. 飛機(jī)牽引力的功率與位移成正比 D. 飛機(jī)牽引力的最大功率為1.68×107W
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【題目】如圖所示,傾角為θ的斜面體c置于水平地面上,不帶電絕緣小物塊b置于絕緣斜面上,通過絕緣細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與帶正電小球a連接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行。在a所在空間中有豎直向下的勻強(qiáng)電場,當(dāng)電場強(qiáng)度逐漸增加的情況下,a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A. b對c的摩擦力一定減小
B. 地面對c的摩擦力一定減小
C. 地面對c的摩擦力方向一定向右
D. b對c的摩擦力方向可能平行斜面向上一直增加
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【題目】如圖兩個質(zhì)量均為m的可視為質(zhì)點的A、B物塊用足夠長的輕繩跨過一質(zhì)量可忽略的光滑定滑輪連接,A套在豎直桿ab上,ab桿光滑且足夠長,滑輪到ab桿的垂直距離為L=0.123m,開始時讓連接A的細(xì)繩與豎直方向垂直,同時由靜止釋放A和B在之后的運動過程中B始終未到達(dá)滑輪處高度(滑輪大小不計,空氣阻力不計,g=10m/s2)下列說法正確的是( )
A. AB系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B. B的機(jī)械能先增加再減少
C. AB系統(tǒng)動能一直在增加
D. 當(dāng)OA與豎直方向夾角為37°時,vA=1m/s
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【題目】如圖所示,平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置,導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌間、水平虛線cd和ef間的區(qū)域Ⅰ內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場、虛線ef下方的區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場,兩區(qū)域內(nèi)的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,cd、ef間的距離為為H,長度均為L、質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a、b垂直于導(dǎo)軌表面放置,金屬棒a離磁場邊界cd有一定的高度、b離磁場邊界cd的距離為,其中g為重力加速度。先固定金屬棒b,由靜止釋放金屬棒a,金屬棒a進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ后做加速運動,金屬棒a在到達(dá)虛線ef之前加速度已為0,當(dāng)金屬棒a剛好要出區(qū)域Ⅰ時釋放金屬棒b,此后,金屬棒b在到達(dá)虛線ef之前加速度也已為0,不計導(dǎo)軌的電阻,導(dǎo)軌足夠長,兩金屬棒運動過程中始終保持水平,且與導(dǎo)軌接觸良好。求:
(1)金屬棒a剛好要出區(qū)域I時速度大。
(2)金屬棒b剛進(jìn)區(qū)域I時加速度的大小和方向;
(3)若金屬棒a開始釋放的位置離磁場邊界cd的距離為h,則從金屬棒a釋放到金屬棒b剛好要出區(qū)域I的過程中,回路中產(chǎn)生的焦耳熱。
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【題目】如圖所示為多用電表的示意圖,其中S、T為可調(diào)節(jié)的部件,現(xiàn)用此電表測量一阻值約為1000Ω的定值電阻,則:
(1)將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔,把兩筆尖相互接觸,調(diào)節(jié) ______ (填“S”或“T”),使電表指針指向 ______ (填“左側(cè)”或“右側(cè)”)的“0”位置.
(2)該同學(xué)選擇×10 倍率,用正確的操作方法測量時,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太小。為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,應(yīng)重新選擇_______(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”)。重新選擇倍率后,刻度盤上的指針位置如圖所示,那么測量結(jié)果是___________ 。
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