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(12分) 回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接...

(12分) 回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场,D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为m.电荷量为q,求:

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(1)交流电源的频率是多少.

(2)质子经回旋加速器最后得到的最大动能多大;

(3)质子在D型盒内运动的总时间t(狭缝宽度远小于R,质子在狭缝中运动时间不计)

 

(1) (2) (3) 【解析】 试题分析:(1)根据回旋加速器的原理,每转一周粒子被加速两次,交流电完成一次周期性变化, 粒子作圆周运动的周期 (2分) 所以,交流电源的频率得: (2分) (2)质子加速后的最大轨道半径等于D型盒的半径,由洛伦兹力提供向心力 得粒子的最大运行速度; (2分) 质子获得的最大动能:,得 (2分) (3)质子每个周期获得的动能为: (1分) 经过的周期个数为: (1分) 质子在D型盒内运动的总时间: (1分) 即 (1分) 考点:回旋加速器。 【名师点睛】回旋加速器是通过多次加速来获得高能粒子的装置,在D型盒的狭缝中加交变电压,给粒子加速,通过在D型盒处的磁场回旋,从而达到多次加速的效果,获得的最大动能是由D型盒的半径决定的,运动时间则由在磁场中做圆周运动的时间决定,为使每次粒子到达狭缝处都被加速,交变电压的周期与粒子在磁场中的运动周期相同。  
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考点分析:
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(8分)如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,场强E=3×104N/C.在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3kg的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°(g取满分5 manfen5.com).试求:

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(1)小球的电性和电荷量;

(2)悬线的拉力;

(3)若小球静止时离右板d=5满分5 manfen5.com×10-2 m,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板.(不计空气阻力)

 

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(8分)在倾角θ=30°的绝缘斜面上,固定一光滑金属框,宽l=0.5 m,接入电动势E=6 V、内阻r=0.5Ω的电池.垂直框面放置一根质量m=0.2kg的金属棒ab,金属棒接入电路的电阻R0 的阻值为0.2Ω,整个装置放在磁感应强度B=1.0T方向垂直框面向上的匀强磁场中,调节滑动变阻器R的阻值使金属棒静止在框架上如图所示.(框架的电阻与摩擦不计,框架与金属棒接触良好,g取10 m/s2)求

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(1)金属棒受到的安培力的大小与方向

(2)通过金属棒的电流强度I的大小。

(3)滑动变阻器R接入电路的阻值。

(4)电源的输出功率P。

 

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(4分)①用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验.采用的是下列________电路图.

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②某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上,再根据这些点分别画出了图线a与b,如图所示,你认为比较合理的是图线________(填“a”或“b”).

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③根据该图线得到电源电动势的大小是________V;内阻是________Ω(结果保留两位小数).

 

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(6分)某同学要测绘标有“2.5V  0.3A”字样小灯泡的伏安特性曲线。他从实验室找来相关器材连成如图甲所示的电路进行实验。其中电压表量程选用0-3V。该同学一边实验一边思考,提出疑问,请你帮他解决:

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(1)开关闭合前变阻器的滑片应置于     端(填“左”或“右”)

(2)测得小灯泡两端电压为0.10V时电流为0.10A,电压为0.50V时电流为0.18A,那么当电压表的指针如图乙所示时,电压值为      V,试分析此时电流      0.14A(填“一定等于”、“一定大于”、 “可能大于”或“可能小于”)。

 

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(4分)用多用表测量元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择       倍率的电阻档(填:“×10”或“×1k”),并         再进行测量,多用表的示数如图(a)所示,测量结果为        Ω。

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