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環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,如圖所示,比荷相等的正、負離子由靜止都經過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向同時注入對撞機的高真空環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B。正、負離子在環(huán)狀空腔內只受洛倫茲力作用而沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,然后在碰撞區(qū)迎面相撞,不考慮相對論效應,下列說法正確的是

　(　　)

A.所加的勻強磁場的方向應垂直圓環(huán)平面向外

B.若加速電壓一定,離子的比荷越大,磁感應強度B越小

C.磁感應強度B一定時,比荷相同的離子加速后,質量大的離子動能小

D.對于給定的正、負離子,加速電壓U越大,離子在環(huán)狀空腔磁場中的運動時間越長


【解析】選B。根據圖示可知,正離子做逆時針方向的勻速圓周運動,負離子做順時針方向的勻速圓周運動,磁場方向應垂直圓環(huán)平面向里,選項A錯誤;離子在加速電場中,qU=mv2,在環(huán)狀空腔中的圓周運動滿足qvB=m,則B=,對于比荷相等的正、負離子,加速電壓一定,運動半徑一定,則離子比荷越大,所需磁場的磁感應強度越小,選項B正確;離子在磁場中的運動速度為v=,磁感應強度相同,半徑一定,比荷相同,正、負離子做圓周運動的速度相等,質量大的離子,其動能一定大,選項C錯誤;離子在環(huán)狀空腔磁場中的運動時間為t==,與加速電壓無關,選項D錯誤。


練習冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，長為L的一對平行金屬板平行正對放置，間距，板間加上一定的電壓．現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個質量為m、帶電量為+q的帶電微粒，射入時的初速度大小為v0．一段時間后微粒恰好從下板邊緣P1射出電場，并同時進入正三角形區(qū)域．已知正三角形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場B1，三角形的上頂點A與上金屬板平齊，底邊BC與金屬板平行．三角形區(qū)域的右側也存在垂直紙面向里、范圍足夠大的勻強磁場B2，且B2=4B1．不計微粒的重力，忽略極板區(qū)域外部的電場．
（1）求板間的電壓U和微粒從電場中射出時的速度大小和方向．

（2）微粒進入三角形區(qū)域后恰好從AC邊垂直邊界射出，求磁感應強度B1的大小．

（3）若微粒最后射出磁場區(qū)域時與射出的邊界成30°的夾角，求三角形的邊長．

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我國“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈髟谀炒螌嶒灂r,內部顯示屏上顯示了從水面開始下潛到返回水面過程中的速度圖像,如圖所示。以下判斷正確的是(　　)

A.6～8 min內,深潛器的加速度最大

B.4～6 min內,深潛器停在深度為60 m處

C.3～4 min內,潛水員處于超重狀態(tài)

D.6～10 min內,深潛器的加速度不變

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖,在點電荷Q產生的電場中,將兩個帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點,虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點,若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等,則下列說法正確的是

　(　　)

A.A點電勢大于B點電勢

B.A、B兩點的電場強度相等

C.q1的電荷量小于q2的電荷量

D.q1在A點的電勢能小于q2在B點的電勢能

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如圖,在水平方向的勻強電場中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿ab,其下端(b端)距地面高度h=0.8m。一質量為1kg的帶電小環(huán)套在直桿上,正以某速度沿桿勻速下滑,小環(huán)離桿后正好通過b端的正下方c點處。(取b點為零勢能點,g取10m/s2)求:

(1)小環(huán)離開直桿后運動的加速度大小和方向;

(2)小環(huán)在直桿上運動時的動能;

(3)小環(huán)從b到c運動過程中的機械能最小值。

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對鈾235的進一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義。如圖所示,質量為m、電荷量為q的鈾235離子,從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場,其初速度可視為零,然后經過小孔S2垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中,做半徑為R的勻速圓周運動。離子行進半個圓周后離開磁場并被收集,離開磁場時離子束的等效電流為I,不考慮離子重力及離子間的相互作用。

(1)求加速電場的電壓U;

(2)求出在離子被收集的過程中任意時間t內收集到離子的質量M;

(3)實際上加速電壓的大小會在U±ΔU范圍內微小變化。若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子,如前述情況它們經電場加速后進入磁場中會發(fā)生分離,為使這兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊,應小于多少?(結果用百分數(shù)表示,保留兩位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示,豎直平面內的光滑絕緣軌道ABC,AB為傾斜直軌道,BC為圓形軌道,圓形軌道處在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里。質量相同的甲、乙、丙三個絕緣小球,甲球帶正電、乙球帶負電、丙球不帶電�，F(xiàn)將三個小球從軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放,都恰好通過圓形軌道的最高點,則　(　　)

A.經過最高點時,三個小球的速度應相等

B.經過最高點時,甲球的速度應最小

C.釋放的甲球位置比乙球高

D.運動過程中三個小球的機械能均保持不變

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示為兩列沿同一繩子相向傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖。實線表示甲波,虛線表示乙波。M為繩上x=0.2m處的質點,則下列說法中正確的是　(　　)

A.這兩列波將發(fā)生干涉現(xiàn)象,質點M的振動始終加強

B.由圖示時刻開始,再經甲波周期的,M將位于波峰

C.甲波的速度v1與乙波的速度v2大小不一樣大

D.因波的周期未知,故兩列波波速的大小無法比較

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，坐標平面第Ⅰ象限內存在大小為E＝4×105 N/C、方向水平向左的勻強電場，在第Ⅱ象限內存在方向垂直紙面向里的勻強磁場．質荷比為＝4×10－10 kg/C的帶正電粒子從x軸上的A點以初速度v0＝2×107 m/s垂直x軸射入電場，OA＝0.2 m，不計重力．求：                                        

(1)粒子經過y軸時的位置到原點O的距離；                         

(2)若要求粒子不能進入第三象限，求磁感應強度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進入電場后的運動情況．)

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