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(17分)(2009·江苏高考)1932年,劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器....

(17分)(2009·江苏高考)1932年,劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图17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.

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 (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Ekm.

 

(1) ∶1 (2) (3)见解析 【解析】(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r1=  同理,粒子第2次经过狭缝后的半径r2=  则r2∶r1=∶1. (2)设粒子到出口处时被加速了n圈 2nqU=mv2 qvB=m T= t=nT 解得t=. (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f= 当磁感应强度为Bm时,加速电场的频率为fBm= 粒子的动能Ek=mv2 当fBm≤fm时,粒子的最大动能由Bm决定 qvmBm=m 解得Ekm= 当fBm≥fm时,粒子的最大动能由fm决定 vm=2πfmR 解得Ekm=2π2mfm2R2.
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考点分析:
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(14分)一质量为m、电荷量为q的带负电的带电粒子,从A点射入宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场,MN、PQ为该磁场的边界线,磁感线垂直于纸面向里,磁场区域足够长.如图16所示.带电粒子射入时的初速度与PQ成45°角,且粒子恰好没有从MN射出.(不计粒子所受重力)求:

(1)该带电粒子的初速度v0;                                         

(2)该带电粒子从PQ边界射出的射出点到A点的距离x.

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(15分)(2008·重庆高考)滑板运动是一项非常刺激的水上运动,研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止).某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ=37°时(如图11所示),滑板做匀速直线运动,相应的k=54 kg/m,人和滑板的总质量为108 kg,试求(重力加速度g取10 m/s2,sin37°=6ec8aac122bd4f6e,忽略空气阻力):

(1)水平牵引力的大小;

(2)滑板的速率.

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如图10所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B,物体B放在水平地面上,A、B均静止.已知A和B的质量分别为mA、mB,绳与水平方向的夹角为θ,则                                 (  )

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A.物体B受到的摩擦力可能为0

B.物体B受到的摩擦力为mAgcosθ

C.物体B对地面的压力可能为0

D.物体B对地面的压力为mBg-mAgsinθ

 

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如图9所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是                            (  )

A.物体A的高度升高    B.物体A的高度降低

C.θ角不变             D.θ角变小

 

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如图8所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的                (  )

A.F1         B.F2          C.F3         D.F4

 

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