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9.如圖甲所示是回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒,在加速帶電粒子時(shí),兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并分別與高頻電源相連.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間,忽略高速粒子的相對(duì)論效應(yīng),則下列判斷中正確的是( �。�
A.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不一定每一次都被加速
B.在Ek-t圖中tn-tn-1的間隔越來(lái)越大
C.粒子加速次數(shù)越多,獲得的最大動(dòng)能一定越大
D.D形盒半徑越大,帶電粒子獲得的動(dòng)能就越大

分析 交流電源的周期必須和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致,由公式T=\frac{2πm}{qB}和r=\frac{mv}{qB}判斷;當(dāng)粒子從D形盒中出來(lái)時(shí),速度最大,此時(shí)運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒的半徑.

解答 解:A、交流電源的周期必須和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同,則每次都被加速,故A錯(cuò)誤;
B、洛倫茲力提供向心力,有qvB=m\frac{{v}^{2}}{r},解得r=\frac{mv}{qB},故周期T=\frac{2πr}{v}=\frac{2πm}{qB},與速度無(wú)關(guān),故t4-t3=t3-t2=t2-t1=\frac{T}{2},故B錯(cuò)誤;
C、當(dāng)粒子從D形盒中出來(lái)時(shí),速度最大,此時(shí)運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒的半徑;
由qvB=m\frac{{v}^{2}}{R} 得,v=\frac{qBR}{m},則最大動(dòng)能EK=\frac{1}{2}mv2=\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m},知最大動(dòng)能與加速器的半徑、磁感線強(qiáng)度以及電荷的電量和質(zhì)量有關(guān),與加速電壓等其他因素?zé)o關(guān),故C錯(cuò)誤;
D、當(dāng)粒子從D形盒中出來(lái)時(shí),速度最大,此時(shí)運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒的半徑;
由qvB=m\frac{{v}^{2}}{R} 得,v=\frac{qBR}{m},則最大動(dòng)能EK=\frac{1}{2}mv2=\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m},知最大動(dòng)能與加速器的半徑、磁感線強(qiáng)度以及電荷的電量和質(zhì)量有關(guān),與加速電壓無(wú)關(guān),故D正確;
故選:D.

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器是利用電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來(lái)加速粒子,但是最終粒子的動(dòng)能與電場(chǎng)的大小無(wú)關(guān).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

19.如圖所示,甲圖是接有燈泡和交流電表的理想變壓器,乙圖是輸出電壓U2的圖象,已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,電流表的示數(shù)為2.0A,則(  )
A.電壓表V1的示數(shù)為220VB.電壓表V2的示數(shù)為20V
C.變壓器原線圈電流的最大值0.282AD.燈泡實(shí)際消耗功率為40W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.一位同學(xué)在二樓教室窗口把一個(gè)籃球自由釋放,則籃球落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率約為( �。�
A.5 WB.50 WC.500 WD.5000 W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

17.2013年12月2日凌晨發(fā)射的嫦娥三號(hào)是中國(guó)第一個(gè)地外軟著陸探測(cè)器和巡視器(月球車).嫦娥三號(hào)軟著陸完全要依靠自動(dòng)控制,這一階段地面測(cè)控基本已經(jīng)“無(wú)能為力”.探測(cè)器從距月面15km處實(shí)施動(dòng)力下降,相對(duì)速度將從1.7km/s逐漸減為0.月球重力加速度取1.6m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字.
(1)若嫦娥三號(hào)軟著陸過(guò)程可看成勻變速直線運(yùn)動(dòng),求加速度的大小和方向;
(2)為了避免擾動(dòng)月塵,嫦娥三號(hào)在距離月球5m左右的高度關(guān)閉反推力發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng),嫦娥三號(hào)剛到月球時(shí)的速度最少是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.馬航MH370客機(jī)失聯(lián)后,中國(guó)兩架伊爾-76飛機(jī)參與了在南印度洋的搜救工作.已知在南半球地磁場(chǎng)的豎直分量向上,飛機(jī)處于定速巡航時(shí)段,機(jī)翼保持水平,飛行高度不變,由于地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差.設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1,右方機(jī)翼末端處電勢(shì)為φ2,則在飛機(jī)定速巡航時(shí),下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.無(wú)論飛機(jī)航向如何都有φ1<φ2B.只有飛機(jī)從南往北飛,φ1<φ2
C.只有飛機(jī)從西往東飛,φ1<φ2D.只有飛機(jī)從東往西飛,φ12

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

14.兩平行金屬導(dǎo)軌水平放置,一質(zhì)量為m=0.2kg的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌靜止放在緊貼電阻R處,R=0.1Ω,其它電阻不計(jì).導(dǎo)軌間距為d=0.8m,矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小B=0.25T.MN=PQ=x=0.85m,金屬棒與兩導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ=0.4,電阻R與邊界MP的距離s=0.36m.在外力作用下讓ab棒由靜止開始向右勻加速運(yùn)動(dòng)并穿過(guò)磁場(chǎng),加速度a=2m/s2,g取10m/s2,試求:
(1)金屬棒ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)電路中的電流
(2)金屬棒ab穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中流過(guò)R的電量
(3)金屬棒ab受到的外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

1.神舟十號(hào)載人飛船,在經(jīng)歷15天的太空飛行后順利返回.已知地球半徑為R,地球表面附近重力加速度為g.
(1)飛船在豎直發(fā)射升空的加速過(guò)程中,宇航員處于超重狀態(tài).設(shè)點(diǎn)火后不久儀器顯示宇航員對(duì)座艙的壓力等于他體重的5倍,求此時(shí)飛船的加速度.
(2)設(shè)飛船變軌后沿圓形軌道環(huán)繞地球運(yùn)行,運(yùn)行周期為T,求飛船離地面的高度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.如圖所示,把長(zhǎng)方體切成質(zhì)量分別為m和M的兩部分,切面與底面的夾角為θ長(zhǎng)方體置于光滑的水平面上.設(shè)切面是光滑的,要使m和M一起在水平面上滑動(dòng),作用在m上的水平力滿足什么條件.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.甲、乙兩個(gè)物體在同一條直線上運(yùn)動(dòng),它們的速度圖象如圖所示,則以下判斷不正確的是( �。�
a.甲、乙兩物體都做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
b.甲物體的加速度比乙物體的加速度大
c.甲物體的初速度比乙物體的初速度大
d.在t1以后的任意時(shí)刻,甲物體的速度大于同時(shí)刻乙的速度.
A.acdB.abdC.cdD.ac

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