題目列表(包括答案和解析)
正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的最后部分的簡(jiǎn)化示意圖如圖1所示(俯視圖),位于水平面內(nèi)的粗實(shí)線(xiàn)所示的圓環(huán)形真空管道是正、負(fù)電子做圓運(yùn)動(dòng)的“容器”,經(jīng)過(guò)加速器加速后的正、負(fù)電子分別引入該管道時(shí),具有相等的速度v,它們沿管道向相反的方向運(yùn)動(dòng).在管道內(nèi)控制它們轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵,即圖中的A1、A2、A3……An,共n個(gè),均勻分布在整個(gè)圓環(huán)上(圖中只示意性地用細(xì)實(shí)線(xiàn)畫(huà)了幾個(gè)),每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng),并且磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同,方向豎直向下.磁場(chǎng)區(qū)域的直徑為d,改變電磁鐵內(nèi)電流的大小,就可改變磁感應(yīng)強(qiáng)度,從而改變電子偏轉(zhuǎn)角度的大小.經(jīng)過(guò)精確的調(diào)整,首先實(shí)現(xiàn)了電子沿管道的粗虛線(xiàn)運(yùn)動(dòng),這時(shí)電子經(jīng)每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)都是磁場(chǎng)區(qū)域的同一直徑的兩端,如圖2所示.這就為正、負(fù)電子的對(duì)撞做好了準(zhǔn)備.
(1)試確定正、負(fù)電子在管道中是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的;
(2)已知正、負(fù)電子的質(zhì)量都是m,所帶的電荷量都是e,重力不計(jì).求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小;
(2)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,在y軸右方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)就可使質(zhì)子最終能沿y軸正方向作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從質(zhì)子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)?并求出這個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向.
如圖所示,在x≥0區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)子以速度v水平向右通過(guò)x軸上的P點(diǎn),最后從y軸上M點(diǎn)射出. 已知M點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離為H,質(zhì)子射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向夾角θ=30°. 求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大。
(2)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,在y軸右方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)就可使質(zhì)子最終能沿y軸正方向作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從質(zhì)子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)?并求出這個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向.
(16分)A、B是在真空中水平正對(duì)的兩塊金屬板,板長(zhǎng)L=40cm,板間距d=24cm,在B板左側(cè)邊緣有一粒子源,能連續(xù)均勻發(fā)射帶負(fù)電的粒子,粒子緊貼B板水平向右射入,如圖甲所示,帶電粒子的比荷為=1.0×108C/kg,初速度v0=2×105m/s(粒子重力不計(jì)),在A、B兩板間加上如圖乙所示的電壓,電壓的周期T=2.0×10-6s,t=0時(shí)刻A板電勢(shì)高于B板電勢(shì),兩板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),電勢(shì)差U0=360V,A、B板右側(cè)相距s=2cm處有一邊界MN,在邊界右側(cè)存在一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=
T,磁場(chǎng)中放置一“>”型熒光板,位置如圖所示,板與水平方向夾角θ=37°,不考慮粒子之間相互作用及粒子二次進(jìn)入磁場(chǎng)的可能,求:
⑴帶電粒子在AB間偏轉(zhuǎn)的最大側(cè)向位移ymax;
⑵帶電粒子從電場(chǎng)中射出到MN邊界上的寬度Δy;
⑶經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后,射到熒光板上的粒子數(shù)占進(jìn)入磁場(chǎng)粒子總數(shù)的百分比k。
1.B 解析:轉(zhuǎn)變成可裂變的
(金屬钚),質(zhì)量數(shù)增加1,一定是吸收一個(gè)快中子變成鈾239,再轉(zhuǎn)變成
時(shí)核電荷數(shù)增加2,因此是發(fā)生了兩次β衰變,AC錯(cuò)B正確;钚239是中子數(shù)為239-94=145,鈾238的中子數(shù)為238-92=146,因此钚239比鈾238少一個(gè)中子,D錯(cuò)。
2.B 解析:隨水銀柱上升,水銀柱的長(zhǎng)度變短,氣體壓強(qiáng)變小,當(dāng)水銀被全部推出管外后,氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)為最小,A錯(cuò);水銀柱緩慢上升時(shí),氣體溫度升高,內(nèi)能增大,同時(shí)氣體體積增大,對(duì)外做功,由可知,
,B正確;在水銀被從管中突然全部推出過(guò)程中,氣體迅速膨脹對(duì)外做功,但吸熱較慢因此氣體的內(nèi)能一定減小,C錯(cuò);若在端面a上升到
前停止加熱,氣體溫度下降,V減小,水銀柱下降,但當(dāng)氣體溫度回到初始狀態(tài)時(shí),壓強(qiáng)比初始狀態(tài)小,氣體柱比初始狀態(tài)長(zhǎng),D錯(cuò)。
3.AC 解析:由圖可知,
車(chē)的初速度等于
,在
時(shí)間內(nèi),
車(chē)的位移為
,則
車(chē)的位移為
。若
在
時(shí)刻相遇,則
,A項(xiàng)正確;若
在
時(shí)刻相遇,由圖象可知,
為陰影部分對(duì)應(yīng)的距離,即
,由圖象中的對(duì)稱(chēng)關(guān)系,下次相遇的時(shí)刻為
,C正確B項(xiàng)錯(cuò);若
在
時(shí)刻相遇,之后
,不能再次相遇,D錯(cuò)。
4.B 解析:在物塊下滑過(guò)程中重力對(duì)物塊的沖量為15N?s,故下滑時(shí)間為
s,斜面對(duì)物塊的支持力
N,故支持力的沖量
,A錯(cuò);物塊從靜止下滑,斜面對(duì)物塊的滑動(dòng)摩擦力
N,其沖量為
,B正確;斜面對(duì)物塊的作用力一定小于物塊的重力,所以其沖量一定小于重力的沖量,C錯(cuò);物塊到達(dá)斜面底端時(shí)的動(dòng)量等于外力的總沖量,一定小于重力的沖量,D錯(cuò)。
5.C 解析:水流做平拋運(yùn)動(dòng),水平位移,代入
解得
,即得
(d>0,舍去),因此當(dāng)H一定時(shí),
與
有關(guān),A錯(cuò);若
一定,則H減小時(shí)d增大,B錯(cuò);若H一定,
增大時(shí),d也應(yīng)該增大,C正確;若d一定,H減小時(shí),
應(yīng)該減小,D錯(cuò)。
6.ACD 解析:對(duì)A、B整體和P,受力如圖(a)(b),其中
,
。若保持B的半徑
不變,而將B改變密度較大的材料制作,則
角不變而B(niǎo)的質(zhì)量增大,
均增大,A正確;對(duì)B,受力如圖(c),
,
,設(shè)墻對(duì)A的支持力為
。若保持A的質(zhì)量
不變,而將A改用密度稍小的材料制作,則A的半徑增大,
角減小,
增大,C正確;(
減小,
減小,
減小,)。 若保持B的質(zhì)量
不變,而將B改用密度較小的材料制作,則B的半徑增大,
增大,
減小,
不變,
不變,
增大,D正確。
7.B 解析: O點(diǎn)第一次達(dá)到正方向最大位移所需時(shí)間為
,因此波向前傳播的距離為
,即OP、OP’為
,因此P、P’兩點(diǎn)間距離為半個(gè)波長(zhǎng),但由于波是以O(shè)為波源向左右傳播的,左右對(duì)稱(chēng)點(diǎn)振動(dòng)總相同如圖
,因此O點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為
,所走路程為
cm,B正確;波動(dòng)傳播的是振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式,質(zhì)點(diǎn)并不沿傳播方向向前傳播,C錯(cuò);同種波在同一介質(zhì)中傳播的速度是相同的,即
,當(dāng)O質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期減為2s,則O第一次達(dá)到正方向最大位移的時(shí)間為0.5s,波向左、右傳播的距離為
,P點(diǎn)還沒(méi)有振動(dòng),D錯(cuò).
8.BD 9.D 10.A
11.AD 解析:AD兩圖中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭放在最左端時(shí),電源被短路而燒壞;BC兩圖中,供電電路正確,B圖雖然電流表和電壓表接錯(cuò)位置,但由于串聯(lián)的電壓表內(nèi)阻較大,不會(huì)燒壞電流表;C圖則可測(cè)較大電阻的阻值。
12.(1)作圖法 ;(2)畫(huà)出的s-t圖(如圖線(xiàn)甲)和
的s-t圖(如圖線(xiàn)乙)
在誤差允許的范圍內(nèi),圖線(xiàn)甲為直線(xiàn),物體從A到B的運(yùn)動(dòng)為勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從圖線(xiàn)的斜率可求得:
,
從乙圖中無(wú)法直接判斷s、t之間的關(guān)系,但是該圖線(xiàn)接近于二次函數(shù)的圖像。為了驗(yàn)證這個(gè)猜想,通過(guò)轉(zhuǎn)換變量來(lái)進(jìn)行,即作s-t2圖線(xiàn),為此求得表格如下:
時(shí)間t(s)
0.89
1.24
1.52
1.76
1.97
新變量t2(s2)
0.79
1.54
2.31
3.10
3.88
位移s(m)
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
依據(jù)上表中的t2、、s數(shù)據(jù)可作圖線(xiàn)丙。從圖像中看出s與t2、呈線(xiàn)性變化關(guān)系,由圖中斜率求得,即故
(3)從的過(guò)程中s隨t變化的規(guī)律是:
物體作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),
從的過(guò)程中s隨t變化的規(guī)律是:物體作初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),
13.解析:對(duì)質(zhì)子火箭發(fā)動(dòng)機(jī),加速每一個(gè)質(zhì)子的過(guò)程
①
對(duì)任意一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)質(zhì)子的總電荷量為q,總質(zhì)量為M,由能量關(guān)系:
②
由動(dòng)量定理得 ③
聯(lián)立①②③解得
④
14.(1)輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度: (2分)
(2)板運(yùn)動(dòng)的加速度: (2分)
板在輪子上做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間: (1分)
板在做勻加速運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中其重心平動(dòng)發(fā)生的位移為:
(1分)
板在做勻速運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中其重心平動(dòng)發(fā)生的位移為:
(1分)
因此,板運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為: (2分)
(3)由功能關(guān)系知:輪子在傳送木板的過(guò)程中所消耗 的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化成了木板的動(dòng)能,另一部分因克服摩擦力做功轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,即:
木板獲得的動(dòng)能: (1分)
摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能: (2分)
加速過(guò)程木板與輪子間的相對(duì)位移:
(1分)
消耗的機(jī)械能: (2分)
聯(lián)立上述四個(gè)方程解得:
(1分)
15.解析:⑴正、負(fù)電子均經(jīng)過(guò)次加速后才從加速器射出,故
①
②
⑵時(shí)刻
負(fù),在
之間加速正電子,則
時(shí)刻在
之間加速負(fù)電子,且正、負(fù)電子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同,因此射出的時(shí)間差即為
③
⑶由于金屬圓筒的靜電屏蔽作用,筒內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零,電子在每個(gè)圓筒中都做勻速運(yùn)動(dòng),要使電子每經(jīng)過(guò)兩筒縫隙時(shí)都能被加速,運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足 ④
電子第一次被加速后的速度即通過(guò)時(shí)的速度,因此
⑤
同理可得
…………
解得
16.解析:⑴設(shè)導(dǎo)體棒MN下滑的距離為,導(dǎo)體棒下滑時(shí)受三個(gè)力如圖所示,由牛頓第二定律得
①
②
線(xiàn)框被導(dǎo)體棒MN分成并聯(lián)的兩部分,對(duì)MN兩端的總電阻為
③
將時(shí)速度為
代入得
④
⑵當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度為零時(shí),由①得 ⑤
由②③代入得
⑥
聯(lián)立⑤⑥得 ⑦
⑶假設(shè)導(dǎo)體棒以速度勻速運(yùn)動(dòng),雖然磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與區(qū)域Ⅰ中相反,但由楞次定律和左手定則可知,安培力仍沿斜面向上,則有
⑧
由于為常量,因此當(dāng)
時(shí)
最大,而式中
,因此當(dāng)
增大時(shí)
減小,若
不變,則速度一定減小,要保持速度不變,則由⑦⑧得
⑨
⑩
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