【題目】回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。回旋加速器的原理如圖，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，取粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與交流電的周期相同。位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略，重力不計(jì)），它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流為I.（忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間及質(zhì)子的最大速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速）

(1)寫出質(zhì)子在該回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的周期及質(zhì)子的比荷

(2)求質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P.

(3)若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核獲得與質(zhì)子相同的最大動(dòng)能，請(qǐng)分析此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該如何變化，并寫出計(jì)算過程。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

（1）由回旋加速器的工作原理可知，交變電源的頻率與質(zhì)子回旋的頻率相同，由周期T與頻率f的關(guān)系可知：T=1/f；

設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開加速器的速度為v，由牛頓第二定律可知： ；

質(zhì)子回旋的周期：

則質(zhì)子的比荷為：

（2）設(shè)在t時(shí)間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為N，

則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率

由上述各式得

（3）若使用此回旋加速器加速氘核，Ek1=Ek2

即磁感應(yīng)強(qiáng)度需增大為原來的倍

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于圓平面（未畫出），一群比荷為的負(fù)離子（不計(jì)重力）以相同速率v0，由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，又飛出磁場(chǎng)，最終打在磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)的熒光屏（足夠大）上，則下列說法正確的是（　　）

A. 離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等

B. 離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑一定相等

C. 由Q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)

D. 沿PQ方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一物體在距某一行星表面某一高度處由靜止開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，依次通過A、B、C三點(diǎn)，已知AB段與BC段的距離均為0.06 m，通過AB段與BC段的時(shí)間分別為0.2 s與0.1 s．求：

(1)該星球表面重力加速度值；

(2)若該星球的半徑為180 km，則環(huán)繞該行星的衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的最小周期為多少．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】—個(gè)爆竹豎直升空后在最高點(diǎn)炸裂成質(zhì)量相等的甲、乙兩塊，其中炸裂后一瞬間甲的速度方向如圖所示，不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是（）

A. 甲、乙有可能同時(shí)落地

B. 甲、乙落地時(shí)的速度一定相同

C. 從炸裂到落地，甲、乙的速度變化相同

D. 甲、乙落地瞬間，重力的瞬時(shí)功率相同

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2018年7月12日，C919大型客機(jī)102機(jī)順利完成首次空中遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)場(chǎng)飛行。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速1.6×103m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求80m/s的速度。已知飛機(jī)的質(zhì)量為7.0×104kg，滑跑時(shí)受到的阻力恒為重力的0.1倍，取g=10m/s2，則在飛機(jī)滑跑的過程中

A. 飛機(jī)加速度的大小為4m/s2 B. 飛機(jī)滑跑的時(shí)間為20s

C. 飛機(jī)牽引力的功率與位移成正比 D. 飛機(jī)牽引力的最大功率為1.68×107W

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,傾角為θ的斜面體c置于水平地面上,不帶電絕緣小物塊b置于絕緣斜面上,通過絕緣細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與帶正電小球a連接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行。在a所在空間中有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增加的情況下,a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )

A. b對(duì)c的摩擦力一定減小

B. 地面對(duì)c的摩擦力一定減小

C. 地面對(duì)c的摩擦力方向一定向右

D. b對(duì)c的摩擦力方向可能平行斜面向上一直增加

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖兩個(gè)質(zhì)量均為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的A、B物塊用足夠長(zhǎng)的輕繩跨過一質(zhì)量可忽略的光滑定滑輪連接,A套在豎直桿ab上,ab桿光滑且足夠長(zhǎng),滑輪到ab桿的垂直距離為L(zhǎng)=0.123m,開始時(shí)讓連接A的細(xì)繩與豎直方向垂直,同時(shí)由靜止釋放A和B在之后的運(yùn)動(dòng)過程中B始終未到達(dá)滑輪處高度(滑輪大小不計(jì)，空氣阻力不計(jì),g=10m/s2)下列說法正確的是( )

A. AB系統(tǒng)機(jī)械能守恒

B. B的機(jī)械能先增加再減少

C. AB系統(tǒng)動(dòng)能一直在增加

D. 當(dāng)OA與豎直方向夾角為37°時(shí),vA=1m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌間、水平虛線cd和ef間的區(qū)域Ⅰ內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)、虛線ef下方的區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，cd、ef間的距離為為H，長(zhǎng)度均為L、質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a、b垂直于導(dǎo)軌表面放置，金屬棒a離磁場(chǎng)邊界cd有一定的高度、b離磁場(chǎng)邊界cd的距離為，其中g為重力加速度。先固定金屬棒b，由靜止釋放金屬棒a，金屬棒a進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ后做加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒a在到達(dá)虛線ef之前加速度已為0，當(dāng)金屬棒a剛好要出區(qū)域Ⅰ時(shí)釋放金屬棒b，此后，金屬棒b在到達(dá)虛線ef之前加速度也已為0，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，兩金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中始終保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。求：

（1）金屬棒a剛好要出區(qū)域I時(shí)速度大��；

（2）金屬棒b剛進(jìn)區(qū)域I時(shí)加速度的大小和方向；

（3）若金屬棒a開始釋放的位置離磁場(chǎng)邊界cd的距離為h，則從金屬棒a釋放到金屬棒b剛好要出區(qū)域I的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為多用電表的示意圖，其中S、T為可調(diào)節(jié)的部件，現(xiàn)用此電表測(cè)量一阻值約為1000Ω的定值電阻，則：

（1）將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔，把兩筆尖相互接觸，調(diào)節(jié) ______ （填“S”或“T”），使電表指針指向 ______ （填“左側(cè)”或“右側(cè)”）的“0”位置．

（2）該同學(xué)選擇×10 倍率，用正確的操作方法測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太小。為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)重新選擇_______（填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）。重新選擇倍率后，刻度盤上的指針位置如圖所示，那么測(cè)量結(jié)果是___________ 。

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