8.環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置.初速為零的帶電粒子經(jīng)電壓為U的電場加速后注入對撞機的高真空圓環(huán)形狀的空腔內(nèi).在勻強磁場中.做半徑恒定的圓周運動.關(guān)于帶電粒子的比荷q/m.加速電壓U和磁感應(yīng)強度B以及粒子運動的周期T的關(guān)系.下列說法中正確的是A.對于給定的加速電壓.帶電粒子的比荷q/m越大.磁感應(yīng)強度B越小B.對于給定的加速電壓.帶電粒子的比荷q/m越大.磁感應(yīng)強度B越大C.對于給定的帶電粒子.加速電壓U越大.粒子運動的周期T越小D.對于給定的帶電粒子.不管加速電壓U多大.粒子運動的周期T都不變 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置。初速為零的帶電粒子經(jīng)電壓為U的電場加速后注入對撞機的高真空圓環(huán)形狀的空腔內(nèi),在勻強磁場中,做半徑恒定的圓周運動。關(guān)于帶電粒子的比荷q/m,加速電壓U和磁感應(yīng)強度B以及粒子運動的周期T的關(guān)系,下列說法中正確的是

A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強度B越小

B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強度B越大

C.對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運動的周期T越小

D.對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期T都不變

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環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高度真空的圓環(huán)狀的空腔。若帶電粒子初速度可視為零,經(jīng)電壓為U的電場加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運動。要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運動,下列說法中正確的是
[     ]
A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的荷質(zhì)比q/m越大,磁感應(yīng)強度B越大
B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的荷質(zhì)比q/m越大,磁感應(yīng)強度B越小
C.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強度B,加速電壓U越大,粒子運動的周期越小
D.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強度B,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變 

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一、二、選擇題

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

C

B

C

A

D

CD

BC

AC

ABD

三、簡答題

10.每小題2分,計8分。

(1)C;

(2);

(3)m<<M;

(4)如圖所示。

11.(3)4分,其余每小題2分,計10分。

(1)保護(hù)電源、電表,防止短路;

(2)作圖;

(3)1.5,     1.0    (3.0不正確)

(4)30,5

12A.(每小題4分,計12分)

(1)CD

(2)AB

(3)1.2×10-5Pa;內(nèi)能增加了1.8×105J

12B.(每小題4分,計12分)

(1)①1:3    ②4:1

(2)CD

(3)(3)發(fā)生;450

12C.(每小題4分,計12分)

(1)C

(2)B

(3)2

四、全題共計47分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位

13.解:(1)在D點,速度為vD,

mg = mvD2/R

∴v=2m/s

由A運動到D點,機械能守恒

mg(h-2R)= mvD2/2

∴h=1m

(2)由A運動到C點,機械能守恒

mgh=mvC2/2

在C點,由向心力公式,得

FN-mg=mvC2/R

∴FN=12N

(3)設(shè)撞到斜面上E點離B點的距離為x,飛行時間為t,由位移公式,得

Rsin530+xcos530   = vDt

R+Rcos530-xsin530 = gt2/2

由上面兩式,得

t = s

評分:(1)(2)各4分,(3)中列式4分,結(jié)果4分。

14.解:(1)粒子進(jìn)入磁場后做圓周運動的軌道半徑為r

(2)O、P連線與x軸之間的夾角為45°,由運動的對稱性,粒子經(jīng)兩個四分之一圓弧到達(dá)P點,設(shè)圓周運動周期為T0,由T0=,得

               T0=                 ∴T= =

(3)設(shè)兩段圓弧的圓心OO的連線與y軸夾角為θ,P點的縱坐標(biāo)為y,圓心O到y(tǒng)軸之間的距離為x,則由幾何關(guān)系,得

y=2r+2rcosθ

sinθ=

保證粒子在第一象限內(nèi)運動,

x≥r

當(dāng)θ=300時,y取最大,

ym=(2+)

評分標(biāo)準(zhǔn):(1)4分(2)4分,(3中各式2分,計8分。

 

 

15.解:(1)拉力F作用過程中,在時間△t內(nèi),磁通量為△Φ,通過電阻R上電量q

,

,

 

(2)撤去F后金屬棒滑行過程中動能轉(zhuǎn)化為電能

           

由能量守恒定律,得

   

          

(3)勻速運動時最大拉力與安培力平衡

    

 由圖像面積,可得拉力做功為  

   

由動能定理,得           

               

電阻R上產(chǎn)生的熱量(

                          

評分標(biāo)準(zhǔn):(1)各式1分,計4分(2)各式2分,計6分,(3中各式2分,計6分。

 


同步練習(xí)冊答案