关于质点的运动,下列说法中正确的是( )
A. 质点运动的加速度为零,则速度为零,速度变化也为零
B. 质点速度变化率越大,则加速度越大
C. 质点某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度也不为零
D. 质点运动的加速度变大,则速度一定变大
一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向一致,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中( )
A. 速度逐渐减小,当加速度减小至零时,速度达到最小值
B. 速度逐渐增大,当加速度减小至零时,速度达到最大值
C. 位移逐渐增大,当加速度减小至零时,位移将不再增大
D. 位移逐渐减小,当加速度减小至零时,位移达到最小值
如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为、宽为、高为的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料.图乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连.质量为、电荷量大小为的颁均匀的带负电的尘埃无初速度地进入、两极板间的加速电场.已知、两极板间加速电压为,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为.尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集.通过调整高压直流电源的输出电压可以改变收集效率(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值).尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相到作用均可忽略不计.在该装置处于稳定工作状态时:
()求在较短的一段时间内, 、两极板间加速电场对尘埃所做的功.
()若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流.
()请推导出收集效率随电压直流电源输出电压变化的函数关系式.
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,图为回旋加速器的示意图. 、是两个中空的铝制半圆形金属扁盒,在两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个形盒在高频交流电源上.在盒中心处有粒子源,产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入盒中.两个形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,经过半个圆周后,再次到达两盒间的狭缝,控制交流电源电压的周期,保证带电粒子经过狭缝时再次被加速.如此,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝,一次一次地被回速,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达形盒的边缘,沿切线方向以最大速度被导出.已知带电粒子的电荷量为,质量为,加速时狭缝间电压大小恒为,磁场的磁感应强度为, 形盒的半径为,狭缝之间的距离为.设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零,不计粒子受到的重力,求:
()带电粒子能被加速的最大动能.
()带电粒子在盒中第个半圆的半径.
()若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为,求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率.
在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制.如图所示,某时刻在平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿轴负方向、电场强度为的匀强电场,在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于坐标平面向里、磁感应强度为的是磁场.一质量为,电荷量为的带正电的粒子从点以速度沿垂直于轴方向射入该匀强电场中,粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点且沿方向进入第Ⅳ象限.在粒子到达坐标原点时撤去匀强电场(不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响),粒子经过原点进入匀强磁场中,并仅在磁场力作用下,运动一段时间从轴上的点射出磁场.已知与轴正方向夹角,带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,求:
()、两点间的电势差.
()坐标原点与点之间的距离.
()粒子从点运动到点的总时间.
如图所示,在水平向左、电场强度为的匀强电场中,竖直固定着一根足够长的粗糙绝缘杆,杆上套着一个质量为、带有电荷量的小圆环,圆环与杆间的动摩擦因数为.
()由静止释放圆环,圆环沿杆下滑,求圆环下滑过程中受到的摩擦力.
()若在匀强电场的空间内再加上磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,圆环仍由静止开始沿杆下滑.求:
①圆环刚开始运动时加速度的大小.
②圆环下滑过程中的最大动能.