設(shè)想一個(gè)周期為2 s的秒擺從地球的表面移至某一行星表面上，其振動(dòng)圖象如圖11所示．已知該行星質(zhì)量為地球質(zhì)量的2倍，求：

(1)該行星表面處的重力加速度為地球表面處重力加速度的多少倍?

(2)該行星的半徑是地球半徑的多少倍?

 

解析：(1)由振動(dòng)圖象可知該秒擺在行星上的周期T=4 s                                           ①

同一秒擺，它的擺長(zhǎng)不變，由周期公式

T=2π得

=2                                                                                                 ②

求得 g′=g                                                                                                  ③

即該行星表面處的重力加速度為地球表面處的1/4．

(2)根據(jù)萬有引力F=G有g=                                                                  ④

由此得=2                                                                               ⑤

即該行星的半徑是地球半徑的2倍．

答案：(1)1/4    (2) 2


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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次，因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制．1930年，Earnest O．Lawrence博士提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量，圖甲為他設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖．它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形盒正中間開有一條狹縫，兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓．圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入D型盒中，在磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致．如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提�。O(shè)被加速的粒子為質(zhì)子，質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d，質(zhì)子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零，分析時(shí)不考慮相對(duì)論效應(yīng)．

（1）求質(zhì)子經(jīng)第1次加速后進(jìn)入一個(gè)D形盒中的回旋半徑與第2次加速后進(jìn)入另一個(gè)D形盒后的回旋半徑之比；
（2）若考慮質(zhì)子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求質(zhì)子從離開離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；
（3）若要提高質(zhì)子被此回旋加速器加速后的最大動(dòng)能，可采取什么措施？
（4）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核獲得與質(zhì)子相同的最大動(dòng)能，請(qǐng)你通過分析，提出一個(gè)簡(jiǎn)單可行的辦法．

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科目：高中物理 來源：同步題 題型：計(jì)算題

1995年，美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室CDF和DO實(shí)驗(yàn)組在質(zhì)子、反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)TEVATRON的實(shí)驗(yàn)中，觀察到了頂夸克，測(cè)得它的靜止質(zhì)量m1=1. 75×1011eV/c2=3.1×10-25kg，壽命a=0.4×10-24s．這是近十幾年來粒子物理研究最重要的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展之一．    
(1)在電場(chǎng)相互作用中，相距為r的電量為Q1、Q2的兩點(diǎn)電，式中k1為靜電力常量，而在強(qiáng)相互作用中，正、反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢(shì)能可寫為，式中r是正、反頂夸克之間的距離，as=0.12，是強(qiáng)相互作用耦合系數(shù)，k2是與單位制有關(guān)的常數(shù)，在國(guó)際單位制中k2=0.319×10-25J．m．為估算正、反頂夸克能否構(gòu)成一個(gè)處在束縛態(tài)的系統(tǒng)，可把束縛態(tài)設(shè)想為正、反頂夸克在彼此之間的吸引力作用下繞它們連線的中點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如能構(gòu)成束縛態(tài)，試用玻爾理論確定系統(tǒng)處于基態(tài)時(shí)正、反頂夸克之間的距離r0．已知處于束縛態(tài)的正、反頂夸克粒子滿足量子化條件，即式中為一個(gè)粒子的動(dòng)量mv與其軌道半徑的乘積，n為量子數(shù)，h =6.63×10-34J．s為普朗克常量．    
(2)試求正、反頂夸克在上述設(shè)想的基態(tài)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，你認(rèn)為正、反頂夸克的這種束縛態(tài)能存在嗎？

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科目：高中物理 來源：湖北省模擬題 題型：計(jì)算題

在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次，因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制。1930年，Earnest O. Lawrence博士提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量，圖甲為他設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形盒正中間開有一條狹縫，兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入D型盒中，在磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取。設(shè)被加速的粒子為質(zhì)子，質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d，質(zhì)子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零，分析時(shí)不考慮相對(duì)論效應(yīng)。
（1）求質(zhì)子經(jīng)第1次加速后進(jìn)入一個(gè)D形盒中的回旋半徑與第2次加速后進(jìn)入另一個(gè)D形盒后的回旋半徑之比；
（2）若考慮質(zhì)子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求質(zhì)子從離開離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；
（3）若要提高質(zhì)子被此回旋加速器加速后的最大動(dòng)能，可采取什么措施？
（4）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核獲得與質(zhì)子相同的最大動(dòng)能，請(qǐng)你通過分析，提出一個(gè)簡(jiǎn)單可行的辦法。

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年湖北省武漢市高三（下）月考物理試卷（5月份）（解析版） 題型：解答題

在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次，因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制．1930年，Earnest O．Lawrence博士提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量，圖甲為他設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖．它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形盒正中間開有一條狹縫，兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓．圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入D型盒中，在磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致．如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提�。O(shè)被加速的粒子為質(zhì)子，質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d，質(zhì)子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零，分析時(shí)不考慮相對(duì)論效應(yīng)．

（1）求質(zhì)子經(jīng)第1次加速后進(jìn)入一個(gè)D形盒中的回旋半徑與第2次加速后進(jìn)入另一個(gè)D形盒后的回旋半徑之比；
（2）若考慮質(zhì)子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求質(zhì)子從離開離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；
（3）若要提高質(zhì)子被此回旋加速器加速后的最大動(dòng)能，可采取什么措施？
（4）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核獲得與質(zhì)子相同的最大動(dòng)能，請(qǐng)你通過分析，提出一個(gè)簡(jiǎn)單可行的辦法．

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