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如图a所示的直线加速器能用来同时加速正、负电子,加速器由电子发生器E、长度l不同的金属圆筒P1、P2、P3…组成,圆筒P的轴线上开有小孔供电子通过,圆筒间隔地接在电极a、b上,b板接地,在两电极a间加上如图b所示交变电压,使相邻两圆筒的缝隙间电势差为U0,电子每经过两圆筒间的缝隙时都会被加速一次.已知加速器有n个圆筒,交变电压的变化周期为T0,正、负电子的质量为m,电荷量为e和-e,电子发生器E分别在t1=
T0
4
、t2=
3T0
4
两时刻短时(△t内,△t?T0)产生两次正、负电子束,忽略电子间的相互作用、电子的初速度和电子在两个圆筒的缝隙间加速的时间,求:
(1)正、负电子经加速后的最大速度v+、v-;
(2)正、负电子从加速器射出的时间差;
(3)忽略圆筒间缝隙的距离,求满足(1)时圆筒长度l之比l1:l2:l3:…应满足的条件.
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分析:1、正、负电子均经过n次加速后才从加速器射出,根据动能定理有eU0?n=
1
2
m
v
2
+
,化简可得正负电子最终获得的速度相同.
2、t1时刻E正P1负,在E、P1之间加速正电子,t2时刻在E、P1之间加速负电子,且正、负电子在加速器中运动的时间相同,故射出的时间差即为t2-t1.
3、由于金属圆筒的静电屏蔽作用,筒内场强为零,电子在每个圆筒中都做匀速运动,要使电子每经过两筒缝隙时都能被加速,根据动能定理计算出加速后的速度,运动时间应满足t=
T0
2
,计算出电子经过经过每一个筒的位移,找出规律.
解答:解:(1)正、负电子均经过n次加速后才从加速器射出,故eU0?n=
1
2
m
v
2
+

v+=v-=
2neU0
m

(2)t1时刻E正P1负,在E、P1之间加速正电子,则t2时刻在E、P1之间加速负电子,
且正、负电子在加速器中运动的时间相同,
因此射出的时间差即为△t=t2-t1=
3T0
4
-
T0
4
=
T0
2

(3)由于金属圆筒的静电屏蔽作用,筒内场强为零,电子在每个圆筒中都做匀速运动,
要使电子每经过两筒缝隙时都能被加速,运动时间应满足t=
T0
2

电子第一次被加速后的速度即通过P1时的速度,
因此l1=v1t=
2eU0
m
?
T0
2

同理可得 l2=v2t=
2?2eU0
m
?
T0
2

l3=v3t=
2?3eU0
m
?
T0
2

…
解得 l1:l2:l3…ln=1:
2
:
3
…
n

答:(1)正、负电子经加速后的最大速度v+=v-=
2neU0
m
;
(2)正、负电子从加速器射出的时间差为
T0
2
;
(3)忽略圆筒间缝隙的距离,则满足(1)时圆筒长度l之比l1:l2:l3:…应满足的条件:l1:l2:l3…ln=1:
2
:
3
…
n
.
点评:本题主要考查带点粒子在交变电场中的运动,要主要分析清楚粒子的运动过程,会根据动能定理计算加速度后的速度.本题综合性较强,有一定的难度.
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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)如图a所示的实验装置:小球A沿竖直平面内的轨道滑下,轨道末端水平,A离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时从同一高度自由下落.改变整个装置的高度H做同样的试验,发现位于同一高度的A、B总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后
C
C

A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)在某次实验中,测得小球A的平抛运动轨迹如图b所示,已知0点是平抛运动的出发点,x1=32cm,y1=20cm,则可以计算出小球A离开轨道做平抛运动的初速度v0=
1.6
1.6
m/s;若y2=45cm,则x2=
48
48
cm.

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年江苏宿迁青华中学高一下学期期中考试物理试卷(带解析) 题型:单选题

红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在玻璃管中匀速上升的同时,使玻璃管水平向右做直线运动,已知红蜡块实际运动的轨迹为如图虚线所示的直线,由此可判断玻璃管的运动情况是(    )

A.向右匀速B.向右加速
C.向右减速D.可能加速、减速或匀速

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科目:高中物理 来源:2015届江苏宿迁青华中学高一下学期期中考试物理试卷(解析版) 题型:选择题

红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在玻璃管中匀速上升的同时,使玻璃管水平向右做直线运动,已知红蜡块实际运动的轨迹为如图虚线所示的直线,由此可判断玻璃管的运动情况是(    )

A.向右匀速                             B.向右加速

C.向右减速                             D.可能加速、减速或匀速

 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(1)如图a所示的实验装置:小球A沿竖直平面内的轨道滑下,轨道末端水平,A离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时从同一高度自由下落.改变整个装置的高度H做同样的试验,发现位于同一高度的A、B总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后______
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)在某次实验中,测得小球A的平抛运动轨迹如图b所示,已知0点是平抛运动的出发点,x1=32cm,y1=20cm,则可以计算出小球A离开轨道做平抛运动的初速度v0=______m/s;若y2=45cm,则x2=______cm.
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