【題目】回旋加速器的工作原理如圖所示,置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時間可以忽略不計,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,在加速電壓為U的加速電場中被加速,所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、加速電場的頻率可調(diào),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為Bm和加速電場頻率的最大值fm。則下列說法正確的是( )
A.粒子獲得的最大動能與加速電壓無關(guān)
B.粒子第n次和第n+1次進(jìn)入磁場的半徑之比為
C.粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間為
D.若 ,則粒子獲得的最大動能為
【答案】ACD
【解析】
A.當(dāng)粒子出D形盒時,速度最大,動能最大,根據(jù)qvB=m,得
v=
則粒子獲得的最大動能
Ekm=mv2=
粒子獲得的最大動能與加速電壓無關(guān),故A正確。
B.粒子在加速電場中第n次加速獲得的速度,根據(jù)動能定理
nqU=mvn2
可得
vn=
同理,粒子在加速電場中第n+1次加速獲得的速度
vn+1=
粒子在磁場中運動的半徑r=,則粒子第n次和第n+1次進(jìn)入磁場的半徑之比為,故B錯誤。
C.粒子被電場加速一次動能的增加為qU,則粒子被加速的次數(shù)
n==
粒子在磁場中運動周期的次數(shù)
n′==
粒子在磁場中運動周期T=,則粒子從靜止開始到出口處所需的時間
t=n′T==
故C正確。
D. 加速電場的頻率應(yīng)該等于粒子在磁場中做圓周運動的頻率,即,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bm時,加速電場的頻率應(yīng)該為,粒子的動能為Ek=mv2。
當(dāng)時,粒子的最大動能由Bm決定,則
解得粒子獲得的最大動能為
當(dāng)
vm=2πfmR
解得粒子獲得的最大動能為
Ekm=2π2mfm2R2
故D正確。
故選ACD.
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【題目】如圖所示,下列有關(guān)生活中的圓周運動實例分析,其中說法正確的是( )
A.汽車通過凹形橋的最低點時,汽車處于失重狀態(tài)
B.在鐵路的轉(zhuǎn)彎處,通常要求外軌比內(nèi)軌高,目的是利用輪緣與外軌的側(cè)壓力助火車轉(zhuǎn)彎
C.“水流星”勻速轉(zhuǎn)動過程中,在最高點處水對碗底的壓力小于其在最低處水對碗底的壓力
D.脫水桶的脫水原理是水滴受到的離心力大于它受到的向心力,從而沿切線方向甩出
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【題目】如圖所示,P、Q為平行板電容器,兩極豎直放置,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球。將該電容器與電源連接,閉合電鍵后,懸線與豎直方向夾角為α。則( )
A. 將電鍵再斷開,減小P、Q兩板間的距離,角度α會增大
B. 將電鍵再斷開,增加P、Q兩板間的距離,角度α會減小
C. 保持電鍵閉合,減小P、Q兩板間的距離,角度α會增大
D. 保持電鍵閉合,將P極板上移少許,角度α會減小
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【題目】在某電場中,沿一條電場線建立x軸,x軸上的電勢分布如圖所示,由圖可以判斷( 。
A. x=2m處電場強(qiáng)度可能為零
B. x=2m處電場方向一定沿x軸負(fù)方向
C. 沿x軸正方向,電場強(qiáng)度先減小后增大
D. 某負(fù)電荷沿x軸正方向移動,電勢能始終增大
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【題目】如圖所示,A、B、C三個物體分別用輕繩和輕彈簧連接,放置在傾角為θ的光滑斜面上,當(dāng)用沿斜面向上的恒力F作用在物體A上時,三者恰好保持靜止,已知A、B、C三者質(zhì)量相等,重力加速度為g。下列說法正確的是
A.在輕繩被燒斷的瞬間,A的加速度大小為
B.在輕繩被燒斷的瞬間,B的加速度大小為
C.剪斷彈簧的瞬間,A的加速度大小為
D.突然撤去外力F的瞬間,A的加速度大小為
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【題目】如圖所示,光滑的水平軌道AB與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點,AB水平軌道部分存在水平向右的勻強(qiáng)電場,半圓形軌道在豎直平面內(nèi),B為最低點,D為最高點.一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點x的位置在電場力的作用下由靜止開始沿AB向右運動,恰能通過最高點,則( )
A. R越大,x越大
B. R越大,小球經(jīng)過B點后瞬間對軌道的壓力越大
C. m越大,x越小
D. m與R同時增大,電場力做功增大
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【題目】甲、乙兩名滑冰運動員,m甲=80kg,m乙=40kg,面對面拉著彈簧秤都在光滑水平冰面上做勻速圓周運動的表演,如圖所示,兩人相距0.9m,彈簧秤的示數(shù)為96N,下列判斷中正確的是( 。
A.兩人的運動半徑不同,甲為0.6m,乙為0.3m
B.甲做圓周運動的向心力大于乙
C.兩人的線速度相同,為2m/s
D.兩人的角速度相同,為2rad/s
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【題目】如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為、、、。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負(fù)功相等,則
A. 直線a位于某一等勢面內(nèi),
B. 直線c位于某一等勢面內(nèi),
C. 若電子有M點運動到Q點,電場力做正功
D. 若電子有P點運動到Q點,電場力做負(fù)功
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【題目】如圖所示,總阻值為R的正方形線框的左半側(cè)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框平面垂直,線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出,第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90°,下列說法正確的是( )
A.第一次操作過程中線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時針方向
B.兩次操作過程中經(jīng)過線框橫截面的電量之比為2∶1
C.若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱相等,則v1:v2=π:2
D.若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢相等,則v1:v2=2:π
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