(1)有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理 1932年美国物理学家应用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器.其原理如图所示.A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v0垂直进入匀强磁场.在磁场中匀速转动半个周期.到达A1时.在A1 A1/处造成向上的电场.粒子被加速.速率由v0增加到v1.然后粒子以v1在磁场中匀速转动半个周期.到达A2/时.在A2/ A2处造成向下的电场.粒子又一次被加速.速率由v1增加到v2.如此继续下去.每当粒子经过A A/的交界面时都是它被加速.从而速度不断地增加.带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为.为达到不断加速的目的.只要在A A/上加上周期也为T的交变电压就可以了.即T电= 实际应用中.回旋加速是用两个D形金属盒做外壳.两个D形金属盒分别充当交流电源的两极.同时金属盒对带电粒子可起到静电屏蔽作用.金属盒可以屏蔽外界电场.盒内电场很弱.这样才能保证粒子在盒内只受磁场力作用而做匀速圆周运动. (2)带电粒子在D形金属盒内运动的轨道半径是不等距分布的 设粒子的质量为m.电荷量为q.两D形金属盒间的加速电压为U.匀强磁场的磁感应强度为B.粒子第一次进入D形金属盒Ⅱ.被电场加速1次.以后每次进入D形金属盒Ⅱ都要被电场加速2次.粒子第n次进入D形金属盒Ⅱ时.已经被加速(2n-1)次. 由动能定理得(2n-1)qU=Mvn2. --① 第n次进入D形金属盒Ⅱ后.由牛顿第二定律得qvnB=m -- ② 由①②两式得rn= --③ 同理可得第n+1次进入D形金属盒Ⅱ时的轨道半径rn+1= --④ 所以带电粒子在D形金属盒内任意两个相邻的圆形轨道半径之比为.可见带电粒子在D形金属盒内运动时.轨道是不等距分布的.越靠近D形金属盒的边缘.相邻两轨道的间距越小. (3)带电粒子在回旋加速器内运动.决定其最终能量的因素 由于D形金属盒的大小一定.所以不管粒子的大小及带电量如何.粒子最终从加速器内设出时应具有相同的旋转半径.由qvnB=m-和 m vn=得Ek n= 可见.粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关.直径越大.粒子获得的能量就越大. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答。若三题都做,则按A、B两题评分。

A.(选修模块3-3)(12分)

1.下列说法中正确的是(      )

A.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是非晶体

B.一定质量气体压强不变温度升高时,吸收的热量一定大于内能的增加量

C.因为扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动

D.液体的表面层就象张紧的橡皮膜而表现出表面张力,是因为表面层的分子分布比液体内部紧密

2.将1ml的纯油酸配成500ml的油酸酒精溶液,待均匀溶解后,用滴管取1ml油酸酒精溶液,让其自然滴出,共200滴,则每滴油酸酒精溶液的体积为______ml。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为200cm2,则估算油酸分子的直径是_________m(保留一位有效数字)。

3.如图所示,一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体,活塞横截面积为S,汽缸内壁光滑且缸壁导热良好,开始时活塞被螺栓K固定。现打开螺栓K,活塞下落,经过足够长时间后,活塞停在B点,已知AB=h,大气压强为p0,重力加速度为g

(1)求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强p

(2)设周围环境温度保持不变,求整个过程中通过缸壁传递的热量Q

 

B.(选修模块3-4)(12分)

(1)下列说法中正确的是(      )

A.眼睛直接观察全息照片不能看到立体图象

B.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象

C.驱动力频率等于系统固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。

D.在测定单摆周期时,为减小实验误差,最好在小球经过最高点时开始计时

(2)相对论论认为时间和空间与物质的速度有关;在高速前进中的列车的中点处,某乘客突然按下手电筒,使其发出一道闪光,该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等,都为c,站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_______(填“相等”、“不等”)。并且,车上的乘客认为,电筒的闪光同时到达列车的前、后壁,地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的______(填“前”、“后”)壁。

(3)如图所示,某列波在t=0时刻的波形如图中实线,虚线为t=0.3s(该波的周期T>0.3s)时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动,求质点P振动的周期和波的传播速度。

 

C.(选修模块3-5)(12分)

(1)下列说法正确的是(      )

A.电子的衍射现象说明实物粒子的波动性

B.235U的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短

C.原子核内部某个质子转变为中子时,放出β射线

D.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增加,电势能减小

(2)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极,A为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源,用光子能量为10.5eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0V;现保持滑片P位置不变,光电管阴极材料的逸出功为________,若增大入射光的强度,电流计的读数________(填“为零”或“不为零”)。

(3)一个静止的,放出一个速度为v1的粒子,同时产生一个新核,并释放出频率为γ光子。写出该核反应方程式,求出这个核反应中产生的新核的速度v2。(不计光子的动量)

 

 

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