练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    （16分）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

    （1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；
    （2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；
    （3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。

    （1）（2）
    （3）当≤时，;当≥时， 

    解析试题分析：(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1
    qu=mv12
    qv1B=m
    解得 
    同理，粒子第2次经过狭缝后的半径 
    则
    （2）设粒子到出口处被加速了n圈：
    达到最大半径时有：
    粒子的运动周期为：
    在加速器中的运动时间为：
    联立解得：
    （3）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即
    当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为
    粒子的动能
    当≤时，粒子的最大动能由Bm决定

    解得
    当≥时，粒子的最大动能由fm决定

    解得  
    考点：本题考查了关于回旋加速器的知识

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （19分）在竖直平面内存在如图所示的绝缘轨道，一质量为m=0.4kg、带电量为q=+0.4C的小滑块（可视为质点）在外力作用下压缩至离B点0.05m，此时弹性势能=17.25J，弹簧一端固定在底端，与小滑块不相连，弹簧原长为2.05m，轨道与滑块间的动摩擦因数．某时刻撤去外力，经过一段时间弹簧恢复至原长，再经过1.8s，同时施加电场和磁场，电场平行于纸面，且垂直x轴向上，场强E=10N/C；磁场方向垂直于纸面，且仅存在于第二、三象限内，最终滑块到达N（6m，0）点，方向与水平方向成30º斜向下．（答案可用π表示，）
    （1）求弹簧完全恢复瞬间，小滑块的速度；
    （2）求弹簧原长恢复后1.8s时小滑块所在的位置；
    （3）求小滑块在磁场中的运动的时间．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场。如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10-4T，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20m，通有从东到西30A的电流，则求：
    (1)地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何?
    (2)通电直导线如果南北方向放置，则地磁场对这根导线的作用力有多大?

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图，虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强电场，场强大小为，A球在M点沿竖直向下射入磁场B，到达N点时速度水平，在N点与B球碰后交换速度，碰后B球刚好能以L为半径，在竖直平面内运动到圆周最高点，A球则水平匀速从Q点射出。(重力加速度为g)不计一切摩擦。已知AB与水平面夹角为45°，BC与水平面夹角为θ=30°。

    求：(1)B球被碰后的速度大小。
    (2)A球射入点M到N的距离。
    (3)A球从Q点水平射出时距N点的距离。（笔者感觉原试卷缺少条件，故做了改编，仅供参考）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分）如下图甲所示，在以O为坐标原点的xOy平面内，存在着范围足够大的电场和磁场。一个带正电小球在0时刻以v0＝3gt0的初速度从O点沿+x方向（水平向右）射入该空间，在t0时刻该空间同时加上如下图乙所示的电场和磁场，其中电场沿+y方向（竖直向上），场强大小，磁场垂直于xOy平面向外，磁感应强度大小。已知小球的质量为m，带电量为q，时间单位t0，当地重力加速度g，空气阻力不计。试求：

    （1）12t0末小球速度的大小。
    （2）在给定的xOy坐标系中，大体画出小球在0到24t0内运动轨迹的示意图。
    （3）30t0内小球距x轴的最大距离。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分）如图所示，在正方形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场。在t=0时刻，一位于正方形区域中心O的粒子在abcd平面内向各个方向发射出大量带正电的粒子，所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形边长，不计重力和粒子之间的相互作用力。已知平行于ad方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的某点离开磁场，（已知）求：

    （1）粒子的比荷；
    （2）从粒子发射到粒子全部离开磁场所用的时间；
    （3）假设粒子发射的粒子在各个方向均匀分布，在t=t0时刻仍在磁场中的粒子数与粒子发射的总粒子数之比。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （8分）在真空中，半径的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度B="0.2" T，一个带正电的粒子以初速度从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场，已知该粒子的比荷，不计粒子重力．

    （1）求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径；
    （2）若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时与ab的夹角及粒子的最大偏转角．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，宽x=2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，大小为0.01T。现有一群比荷q/m=4×107C/kg的正粒子，从O点以相同的速率2×104m/s沿纸面不同方向进入磁场，粒子重量忽略不计（）。求：

    （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；
    （2）所有打在y轴上的粒子在磁场中运动的最长时间；
    （3）打在分界线x=2cm上粒子的分布范围.

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：作图题

    （8分）画出下图中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向。

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案