【題目】飛行器常用的動力系統(tǒng).某種推進器設(shè)計的簡化原理如圖1,截面半徑為R的圓柱腔分別為兩個工作區(qū),I為電離區(qū),將氙氣電離獲得1價正離子;Ⅱ為加速區(qū),長度為L,兩端加有電壓,形成軸向的勻強電場.I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進入Ⅱ區(qū),被加速后以速度vM從右側(cè)噴出.Ⅰ區(qū)內(nèi)有軸向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,在離軸線 處的C點持續(xù)射出一定速度范圍的電子.假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運動,截面如圖2所示(從左向右看).電子的初速度方向與中心O點和C點的連線成α角(0<α<90).推進器工作時,向I區(qū)注入稀薄的氙氣.電子使氙氣電離的最小速度為v0,電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大,電離效果越好.已知離子質(zhì)量為M;電子質(zhì)量為m,電量為e.(電子碰到器壁即被吸收,不考慮電子間的碰撞).
(1)求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大;
(2)為取得好的電離效果,請判斷I區(qū)中的磁場方向(按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”);
(3)ɑ為90時,要取得好的電離效果,求射出的電子速率v的范圍;
(4)要取得好的電離效果,求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系.
【答案】(1)
(2)垂直紙面向外
(3)
(4)
【解析】
試題分析:(1)離子在電場中加速,由動能定理得: ,得:.
離子做勻加速直線運動,由運動學(xué)關(guān)系得:,得:。
(2)要取得較好的電離效果,電子須在出射方向左邊做勻速圓周運動,即為按逆時針方向旋轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則可知,此刻Ⅰ區(qū)磁場應(yīng)該是垂直紙面向外。
(3)當(dāng)時,最大速度對應(yīng)的軌跡圓如圖一所示,與Ⅰ區(qū)相切,此時圓周運動的半徑為:
洛倫茲力提供向心力,有:,得:,即速度小于等于
此刻必須保證。
(4)當(dāng)電子以角入射時,最大速度對應(yīng)軌跡如圖二所示,軌跡圓與圓柱腔相切,此時有:
,,
由余弦定理有:,
聯(lián)立解得:,再由:,得:。
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【題目】由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上,不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,這是因為( )
A.兩個光源發(fā)出光的頻率相同
B.兩個光源發(fā)出光的強度不同
C.兩個光源的光速不同
D.這兩個光源是彼此獨立的,不是相干光源
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【題目】科學(xué)探測表明,月球表面無大氣層,也沒有水,更沒有任何生命存在的痕跡.在月球上,兩宇航員面對面講話也無法聽到,這是因為( )
A.月球太冷,聲音傳播太慢
B.月球上沒有空氣,聲音無法傳播
C.宇航員不適應(yīng)月球,聲音太輕
D.月球上太嘈雜,聲音聽 不清楚
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【題目】(1)為了測量電阻,現(xiàn)取一只已經(jīng)完成機械調(diào)零的多用電表,如圖甲所示,請根據(jù)下列步驟完成電阻測量:
①將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“X100”位置。
②將插入“+”、“-”插孔的表筆短接,旋動部件_____(選填“C”或“D"),使指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻度線。
③將調(diào)好零的多用電表按正確步驟測量一電學(xué)元件P的電阻,P的兩端分別為a、b,指針指示位置如圖甲所示。為使測量比較精確,應(yīng)將選擇開關(guān)旋到________(選填:“×1"、“×10”、“×1k”)的倍率擋位上,并重新調(diào)零,再進行測量。
(2)多用電表電阻檔的內(nèi)部電路如圖乙虛線框中所示,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r,R0為調(diào)零電阻,Rg為表頭內(nèi)阻,電路中電流I與待測電阻的阻值Rx關(guān)系式為_______;
(3)某同學(xué)想通過多用電表中的歐姆檔去測量一量程為3V的電壓表內(nèi)阻。該同學(xué)將歐姆檔的選擇開關(guān)撥至“×1k"的倍率擋,并將紅、黑表筆短接調(diào)零后,應(yīng)選用圖丙中________(選填“A”或“B”)方式連接。在進行了正確的連接、測量后,歐姆表的讀數(shù)如圖丁所示,讀數(shù)為_____,這時電壓表的讀數(shù)為如圖戊所示。若該歐姆檔內(nèi)阻為24k,則可算出歐姆檔內(nèi)部所用電池的電動勢為______V(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】如圖所示,長L=8m,質(zhì)量M=3kg的薄木板靜止放在光滑水平面上,質(zhì)量m=1kg的小物塊放在木板的右端,現(xiàn)對木塊施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求:
(1)若薄木板上表面光滑,欲使薄木板以2 m/s2的加速度向右運動,需對木板施加的水平拉力為多大?
(2)若木板上表面粗糙,物塊與薄木板間的動摩擦因數(shù)為0.3,若拉力F1=6N,求物塊受到的的摩擦力大小和方向?
(3)若木板上表面粗糙,物體與薄木板間的動摩擦因數(shù)為0.3,若拉力F2=15N,物塊所能獲得的最大速度。
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【題目】山地滑雪是人們喜愛的一項體育運動。一雪坡由AB和BC兩段組成,AB是傾角為θ=37°的斜坡,可認(rèn)為光滑。BC是半徑為R=5m的圓弧面,有摩擦。圓弧面BC與斜坡AB相切于B點,與水平面相切于C點,如圖所示。又已知AB豎直高度h1=5m,運動員連同滑雪裝備總質(zhì)量為80kg,從A點由靜止滑下通過C點后飛落到DE上,其中運動員在BC圓弧面上運動時由于受到摩擦力的作用速度的大小保持不變。整個運動過程中不計空氣阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)運動員到達(dá)C點的速度大?
(2)運動員經(jīng)過C點時受到的支持力的大。
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【題目】磕頭蟲是一種不用足跳但又善于跳高的小甲蟲。當(dāng)它腹朝天、背朝地躺在地面時,將頭用力向后仰,拱起體背,在身下形成一個三角形空區(qū),然后猛然收縮體內(nèi)背縱肌,使重心迅速向下加速,背部猛烈撞擊地面,地面反作用力便將其彈向空中。彈射錄像顯示,磕頭蟲拱背后重心向下加速(視為勻加速)的距離大約為0.8mm,彈射最大高度為24cm。而人原地起跳方式是,先屈腿下蹲,然后突然蹬地向上加速,假想加速度與磕頭蟲加速過程的加速度大小相等,如果加速過程(視為勻加速)重心上升高度為0.5m,那么人離地后重心上升的最大高度可達(dá)(空氣阻力不計,設(shè)磕頭蟲撞擊地面和彈起的速率相等)( )
A.150m B.75m C.15m D.7.5m
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【題目】關(guān)于波的衍射現(xiàn)象,下列說法正確的是( )
A.當(dāng)孔的尺寸比波長大時,一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象
B.只有孔的尺寸與波長相差不多,或者比波長還小時才會觀察到明顯的衍射現(xiàn)象
C.只有波才有衍射現(xiàn)象
D.以上說法均不正確
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