在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条窄缝.两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中.在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速.如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度,由导出装置导出.已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R.每次加速的时间很短,可以忽略.正离子从离子源出发时的初速度为零.
(1)为了使正离子每经过窄缝都被加速,求交变电压的频率;
(2)求离子能获得的最大动能;
(3)求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比.
考点分析:
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2008年入冬后,我国南方连降冻雨,出现了罕见的自然灾害.为了安全行车,某司机在冰雪覆盖的平直公路上测试汽车的制动性能.他从车上速度表看到汽车速度v=36km/h(10m/s)时紧急刹车,车滑行了L=50m后停止.把汽车刹车后的运动看做匀变速运动,取重力加速度g=10m/s
2.
(1)求紧急刹车过程中车受到的阻力与车的重力的比值k;
(2)若该司机的反应时间(从看到情况到踩下刹车的时间)△t=0.5s.该司机驾车以v'=43.2km/h(12m/s)的速度在相同的冰雪水平路面上匀速行驶,当他看到前方路面障碍后车至少要前进多大距离后才能停下来.
(3)该司机要经过一处拐弯半径R=36m的水平弯道.设地面对车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.为保证安全,在进入弯道前,他应将车速减小到多少以下?
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(1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G,改装成量范围是0~4V的直流电压表.
①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻r
g,其中电阻R
约为1kΩ.为使r
g的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用______,电阻器R
1应选用______,电阻器R
2应选用______(选填器材前的字母).
A.电源(电动势1.5V)B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0~999.9Ω)D.滑动变阻器(0~500Ω)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1kΩ)
F.电位器(0~51kΩ)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R
2的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是:______,______,______,______,最后记录R
1的阻值并整理好器材.(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S
1B.闭合S
2C.调节R
2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R
2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R
1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R
1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R
1的阻值为300.0Ω,则图1中被测电流计G的内阻r
g的测量值为______Ω,该测量值______实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”).
④给电流计G______联(选填“串”或“并”)一个阻值为______kΩ的电阻,就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表.
(2)乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表V
、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻.
①该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表V
校准.请你画完图2方框中的校准电路图.
②实验中,当定值电阻R选用17.0kΩ时,高整滑动变阻器R′的阻值,电压表V
的示数是4.0V时,表G的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0kΩ时,调整R′的阻值,电压表V
的示数是2.0V,表G的指针又指到满量程的五分之二.由此可以判定,表G的内阻r
g是______kΩ,满偏电流I
g是______mA.若要将表G改装为量程是15V的电压表,应配备一个______kΩ的电阻.
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某物理研究小组的同学在实验室中做探究实验.该同学将一条形磁铁放在水平转盘上,如图甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边.当转盘(及磁铁)转动时,引起磁感应强度测量值周期性地变化,该变化的周期与转盘转动周期一致.测量后,在计算机上得到了如图乙所示的图象.
由实验,同学们猜测磁感应强度传感器内有一线圈,当磁感应强度最大时,穿过线圈的磁通量也最大.按照这种猜测,下列判断正确的是______
A.感应电流变化的周期为0.1s
B.在t=0.2s时,线圈内产生的感应电流的方向发生改变
C.在t=0.25s时,线圈内产生的感应电流的方向发生变化
D.在t=0.25s时,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值.
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如图,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图象反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系.若令x轴和y轴分别表示其它的物理量,则该图象又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系.下列说法中正确的是( )
A.若x轴表示时间,y轴表示功能,则该图象可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中,物体动能与时间的关系
B.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图象可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系
C.若x轴表示时间,y轴表示动量,则该图象可以反映某物在沿运动方向的恒定合外力作用下,物体动量与时间的关系
D.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图象可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,增长合回路的感应电动势与时间的关系
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用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如图).设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( )
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,增大S,则θ变小
D.保持d不变,增大S,则θ不变
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