【題目】實(shí)驗(yàn)宣中常用粒子加速器來獲得高速粒子,某兩級串列加速器外形設(shè)計(jì)酷似“U",其結(jié)構(gòu)如圖所示,其中abcd為底面為正方形的長方體加速管,加速管長為L,底面邊長為且兩加速管底面在同一平面內(nèi)。兩加速管中心軸線間的距離為加速管內(nèi)有和軸線平行的勻強(qiáng)電場。端面b、d的下方區(qū)域存在垂直兩加管軸線平面的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度大小為B。現(xiàn)將速度很小的一價(jià)帶負(fù)電粒子均勻地從a端面輸入ab管中被加速后,垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場到達(dá)d處時(shí),可被設(shè)在d處的特殊裝置將其電子剝離(粒子速度不變,特殊裝置大小可忽略)成為三價(jià)正粒子,沿軸線進(jìn)入的粒子恰能沿兩加速管軸線加速已知b、d兩端電勢相等a、c兩端電勢相等, 元電荷為e,該粒子質(zhì)量為m,不計(jì)粒子重力及粒子間相互作用力。

1試求ab兩端面之間的電勢差;

2僅改變加速管電壓,則粒子在加速器中經(jīng)歷的最短時(shí)間是多少

3實(shí)際工作時(shí),磁場可能會與設(shè)計(jì)值B有一定偏差,而會以間的某一確定值工作,若要求至少有90%的粒子能成功加速試求偏差的最大值 。

【答案】123

【解析】1)粒子在加速管中的運(yùn)動有:

在磁場中運(yùn)動有: ,

得到:

2)改變電勢差后: ,

粒子在加速管離運(yùn)動的時(shí)間:

在磁場中運(yùn)動的時(shí)間: ,

若使t最小,應(yīng)使最大,此時(shí):

聯(lián)立上述可得:

3)按磁場設(shè)計(jì)值工作時(shí),粒子在磁場中軌跡半徑,要求至少的粒子能實(shí)現(xiàn)加速

若磁場變?nèi)酰瑒t有

若磁場變強(qiáng),則有

所以:

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】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖甲是波傳播到x=5mM點(diǎn)的波形圖,圖乙是質(zhì)點(diǎn)Nx=3)從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動圖像,Q是位于x=10m處的質(zhì)點(diǎn),下列說法正確的是__________。

A這列波的波長是4m

B這列波的傳播速度是1.25m/s

CM點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開始振動時(shí)方向都沿+y方向

D質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過8s時(shí),第一次到達(dá)波峰

E0~16s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過的路程為1.0m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖所示①的電路測定電源的電動勢和內(nèi)電阻。

(1)若閉合電鍵S1,將單刀雙擲電鍵S2擲向a,改變電阻箱R的阻值得到一系列的電壓表的讀數(shù)U。

(2)若斷開S1,將單刀雙擲電鍵S2擲向b,改變電阻箱R的阻值得到一系列的電流表的讀數(shù)l

(3)某同學(xué)分別按照以上兩種方式完成實(shí)驗(yàn)操作之后,利用圖線處理數(shù)據(jù),得到如下兩個(gè)圖象(如圖②和③所示),縱軸截距分別是b1、b2,斜率分別為k1、k2

若忽略電壓表的分流和電流表的分壓作用,則

1、步驟(1)中測得的電動勢E1=___________;內(nèi)阻r1=___________(k1、b1表示)

2、步驟(2)中測得的電源內(nèi)阻r2=比真實(shí)值_________(填偏大、相等、或偏小)。

若不能忽略電壓表的分流和電流表的分壓作用,則:

3、結(jié)合兩組圖像可計(jì)算出該電源的真實(shí)電動勢E=,真實(shí)內(nèi)阻r=_________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中, ,AV為理想電流表和電壓表,若流過負(fù)載的正弦交變電流如圖乙所示,已知原、副線圈匝數(shù)比為2:1下列說法正確的是

A. 電流表的示數(shù)為2A

B. 原線圖中交變電壓頻率為100Hz

C. 電壓表的示數(shù)為

D. 變壓器的輸入功率

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷,在某電場中僅受電場力作用,能分別完成以下兩種運(yùn)動:①在電場線上運(yùn)動,②在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動,該電場可能由( )

A. 一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成

B. 一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷形成

C. 兩個(gè)分立的帶等量正電的點(diǎn)電荷形成

D. 兩個(gè)分立的帶等量正、負(fù)電的點(diǎn)電荷形成

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】研究表明,蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地點(diǎn)和太陽三個(gè)點(diǎn)來定位的,蜜蜂飛行時(shí)就是根據(jù)這三個(gè)位置關(guān)系呈8字型運(yùn)動來告訴同伴蜜源的方位.某興趣小組用帶電粒子在如圖所示的電場和磁場中模擬蜜蜂的8字形運(yùn)動,即在y0的空間中和y0的空間內(nèi)同時(shí)存在著大小相等,方向相反的勻強(qiáng)電場,上、下電場以x軸為分界線,在y軸左側(cè)和圖中豎直虛線MN右側(cè)均無電場,但有方向垂直紙面向里、和向外的勻強(qiáng)磁場,MNy軸的距離為2d一重力不計(jì)的負(fù)電荷從y軸上的P0,d)點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度v0開始運(yùn)動,經(jīng)過一段時(shí)間后,電子又以相同的速度回到P點(diǎn),則下列說法正確的是( 。

A. 電場與磁場的比值為

B. 電場與磁場的比值為

C. 帶電粒子運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為

D. 帶電粒子運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲是回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個(gè)“D”形金屬盒,在加速帶電粒子時(shí),兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中,并分別與高頻電源相連.帶電粒子在磁場中運(yùn)動的動能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場中的加速時(shí)間,則下列說法中正確的是( 。

A. Ek﹣t圖中應(yīng)有t4﹣t3=t3﹣t2=t2﹣t1

B. 高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn﹣tn2

C. 要使粒子獲得的最大動能增大,可以增大電源電壓

D. 在磁感應(yīng)強(qiáng)度B“D”形盒半徑、粒子的質(zhì)量m及其電荷量q不變的情況下,粒子的加速次數(shù)越多,粒子的最大動能一定越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲所示為探究加速度與物體所受合力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B,它們均置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,P為鉤碼,C為彈簧測力計(jì),繩與滑輪間的摩擦可以忽略。

1)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要進(jìn)行的操作是_____(填選項(xiàng)前的字母)。

A.一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平

B.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)

C.改變P的質(zhì)量,打出幾條紙帶

D.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

2)按圖甲裝置(長木板水平放置)完成實(shí)驗(yàn),以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo),以加速度a為縱坐標(biāo),圖乙中畫出的a﹣﹣F圖象可能正確的是_____(填選項(xiàng)字母).若測出的a﹣F圖象的斜率為k,則小車的質(zhì)量為_____。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m、總電阻為R、邊長為L的正方形單匝導(dǎo)線框ABCD靜止在光滑水平面上,線框右側(cè)某處有一左邊界平行于AD、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,方向垂直于紙面向里。距離磁場邊界L/2處有一與邊界平行的足夠大的擋板PQ.現(xiàn)用大小為F、水平向右的恒力作用在AD中點(diǎn),線框勻速進(jìn)入磁場,與擋板碰撞后立即靜止,此時(shí)將水平恒力撤去。

1)求AD到達(dá)磁場邊界時(shí)的速度大小;

2)求線框在磁場中運(yùn)動的過程中,AD邊產(chǎn)生的電熱以及流過AD邊的電量;

3)若線框與擋板PQ碰撞后,擋板對線框產(chǎn)生一個(gè)大小為f的恒定吸引力,且磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B=B0+ktk為大于零的常數(shù))變化,則再經(jīng)過多長時(shí)間線框可以掙脫PQ的束縛?(PQ不影響線框的導(dǎo)電性能且能)

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