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【题目】正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET所用回旋加速器示意如图所示,其中D1和D2是置于高真空中的两个中空半圆金属盒,两半圆盒间的缝隙距离为d,在左侧金属盒D1圆心处放有粒子源A,匀强磁场的磁感应强度为B。正电子质量为m,电荷量为q。若正电子从粒子源A进入加速电场时的初速度忽略不计,加速正电子时电压U的大小保持不变,不考虑正电子在电场内运动的过程中受磁场的影响,不计重力。求:
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(1)正电子第一次被加速后的速度大小v1;
(2)正电子第n次加速后,在磁场中做圆周运动的半径r;
(3)若希望增加正电子离开加速器时的最大速度,请提出一种你认为可行的改进办法!
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【题目】如图(a),长度L=0.8 m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A,其电荷量Q=1.8×10-7 C,一质量m=0.02 kg、带电量为q的小球B套在杆上.将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中,以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系.点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线Ⅰ所示,小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图(b)中曲线Ⅱ所示,其中曲线Ⅱ在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范围可近似看做直线.求:(静电力常量k=9×109 N·m2/C2)
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(1)小球B所带电荷量q;
(2)非均匀外电场在x=0.3 m处沿细杆方向的电场强度大小E;
(3)在合电场中,x=0.4 m与x=0.6 m之间的电势差U。
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【题目】如图所示,内壁光滑、上端开口的固定气缸竖直放置,内部横截面积为S,高度为 H .现用一质量为m厚度不计的活塞封闭一定量的气体,稳定时活塞所处位置A距气缸底部的距离h。现对缸内气体加热,缸内气体温度上升至热力学温度为T时,活塞刚好上升到气缸最高点,立即停止加热,缸内气体无泄露.已知外部的大气压强为
,当地重力加速度为 g 。求:
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(1)加热前缸内气体的热力学温度;
(2)停止加热一段时间后,缸内气体恢复至原来的温度,此后保持缸内气体温度不变,将活塞缓慢拉离气缸,至少应施加多大的拉力.
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【题目】如图所示,宽度为 L 的光滑固定金属导轨由水平部分和倾斜部分组成,水平部分足够长,倾斜部分与水平面的夹角为 30° 。导轨水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,倾斜部分处于斜向上与导轨平面垂直的匀强磁场中,两磁场的磁感应强度大小均为 B 。导体棒ab和cd分别置于导轨的倾斜部分上和水平部分上并保持静止,现将导体棒 ab,在距导轨水平部分高度为 h处释放,导体棒ab在到达 MN处之前已达到稳定的运动状态,在导体棒ab到达MN时再释放导体棒 cd ,导体棒 ab在 MN处由倾斜部分进入水平部分时无能量损失.已知导体棒 ab 质量为 m ,电阻为 r ,导体棒 cd 质量也为 m ,电阻为2 r ,导轨电阻忽略不计,当地重力加速度为 g ,求:
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(1)导体棒ab到达 MN 之前稳定运动时的速度大小;
(2)整个过程中导体棒ab产生的焦耳热;
(3)整个过程中通过导体棒ab某一横截面的电荷量。
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【题目】(10分)如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为
,横截面积为
,小活塞的质量为
,横截面积为
;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为
,气缸外大气压强为
,温度为
。初始时大活塞与大圆筒底部相距
,两活塞间封闭气体的温度为
,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度
取
,求
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(i)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;
(ii)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
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【题目】如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,下极板带负电,两板间存在场强为 E 的匀强电场和垂直纸面向里的磁感应强度为 B 匀强磁场.现有大量带电粒子沿中线 OO′ 射入,所有粒子都恰好沿 OO′ 做直线运动.若仅将与极板垂直的虚线 MN 右侧的磁场去掉,则其中比荷为
的粒子恰好自下极板的右边缘P点离开电容器.已知电容器两板间的距离为
,带电粒子的重力不计。
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(1)求下极板上 N、P 两点间的距离;
(2)若仅将虚线 MN 右侧的电场去掉,保留磁场,另一种比荷的粒子也恰好自P点离开,求这种粒子的比荷。
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【题目】如图所示为某多用电表的简化电路图,已知表头 的满偏电流
=5mA ,内阻
=100Ω ;电源的电动势E =1.5V,内阻r =1Ω ;定值电阻
=5Ω ,
=20Ω 。
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(1)测电流时,需要把选择开关B旋转至位置 1 或 2 ,其中旋转至位置____时量程较大,其量程为 _______mA 。
(2)测电阻时,需要把选择开关 B 旋转至位置3,测量前需欧姆调零,滑动变阻器
的阻值应调整为 _____Ω 。
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【题目】如图所示,A、B、C、D为半球形圆面上的四点,且AB与CD交于球心且相互垂直,E点为球的最低点,A点放置一个电量为+Q的点电荷,在B点放置一个电量为—Q的点电荷,则下列说法正确的是( )
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A. C、D两点电场强度不同
B. 沿CD连线移动一电量为+q的点电荷,电场力始终做功
C. C点和E点电势相同
D. 将一电量为+q的点电荷沿圆弧面从C点经E点移动到D点过程中,电场力先做负功,后做正功。
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【题目】如图1所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨间距为l,电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻,导体杆ab质量为m、电阻为r,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动。
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(1)当ab杆刚好具有初速度v0时,求此时ab杆两端的电压U;a、b两端哪端电势高;
(2)请在图2中定性画出通过电阻R的电流i随时间t变化规律的图象;
(3)若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器,如图3所示。同样给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动。请分析说明ab杆的运动情况。
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【题目】质量为m的物块始终静止在倾角为
的斜面上,下列说法正确的是( )
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A. 若斜面向右匀速移动距离s,斜面对物块没有做功
B. 若斜面向上匀速移动距离s,斜面对物块做功![]()
C. 若斜面向左以加速度a匀加速移动距离s,斜面对物块做功![]()
D. 若斜面向下以加速度匀加速移动距离s,斜面对物块做功![]()
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