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同步回旋加速器结构如题图所示,轨道磁铁产生的环形磁场在同一时刻处处相等,带电粒子...

同步回旋加速器结构如题图所示,轨道磁铁产生的环形磁场在同一时刻处处相等,带电粒子在环形磁场的控制下沿着固定半径的轨道做匀速圆周运动,穿越沿途设置的高频加速腔从中获取能量,如题图所示.同步加速器中磁感应强度随被加速粒子速度的增加而增加,高频加速电场的频率与粒子回旋频率保持同步.已知圆形轨道半径为R,被加速粒子的质量为m、电荷量为+q,加速腔的长度为L,且L<<R,当粒子进入加速腔时,加速电压的大小始终为U,粒子离开加速腔时,加速腔的电压为零.已知加速腔外无电场、腔内无磁场;不考虑粒子的重力、相对论效应对质量的影响以及粒子间的相互作用.若在t=0时刻将带电粒子从板内a孔处静止释放,求:

(1)带电粒子第1次从b孔射出时的速度的大小v1

(2)带电粒子第k次从b孔射出时圆形轨道处的磁感应强度Bk以及下一次经过b孔的时间间隔Tk

(3)若在处先后连续释放多个上述粒子,这些粒子经过第1次加速后形成一束长度为l1的粒子束(l1<L),则这一束粒子作为整体可以获得的最大速度vmax

 

(1) (2)(3)①当k不是整数时,取k的整数部分为z,则最大速度为 ;②当k为整数时,最大速度为 【解析】(1)由动能定理 解得粒子第1此加速后的速度 (2)每次加速电压相同,则加速k次的速度vk满足: 由 解得: 带电粒子经过b孔的时间间隔 由于L<1,讨论: ①当k不是整数时,取k的整数部分为z,则最大速度为 ; ②当k为整数时,最大速度为  
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考点分析:
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如题图所示,半径R=0.45m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,B为轨道的最低点,B点右侧的光滑的水平面上紧挨B点有一静止的小平板车,平板车质量M=lkg,长度l=1m,小车的上表面与B点等高,距地面高度h=0.2m.质量m=lkg的物块(可视为质点)从圆弧最高点A由静止释放.取g=10m/s2.试求:

(1)物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力大小;

(2)若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料,其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化如题图所示,求物块滑离平板车时的速率;

(3)若解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,物块仍从圆弧最高点A由静止释放,求物块落地时距平板车右端的水平距离.

 

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如图所示,电阻不计、间距为l=l.0m的光滑平行金属导轨,水平放置于磁感应强度B=l.0T、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R=1.5Ω,质量为m=l.0kg、电阻为r=0.5Ω的金属棒MN置于导轨上,始终垂直导轨且接触良好.当MN受到垂直于棒的水平外力F=2.0N的作用,由静止开始运动,经过位移x=l.55m,到达PQ处(图中未画出),此时速度为v=2.0m/s.求:

(1)金属棒在PQ处所受磁场作用力大小;

(2)金属棒在PQ处的加速度大小;

(3)金属棒在运动中回路总共产生的势能.

 

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花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222,人长期吸入后会对呼吸系统造成损害.设有一静止的氡核()发生衰变生成钋(),若放出5.6MeV的核能全部转化为动能.

①写出核反应方程;②求新核钋218的动能.(结果保留一位有效数字)

 

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如图为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出_____种频率不同的光子.若用其中频率最大的光照射到逸出功为2.75eV的光电管上,则加在该光电管上的遏止电压为______V.

 

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下列说法中正确的是_____

A.图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系

B.图乙的放射性同位素应选择衰变时放出α粒子的同位素

C.图丙中AB两球质量相等,当A以速度v与静止的B发生正碰后,B的速度未必是v

D.图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在

 

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