【題目】正負電子對撞機是使正負電子以相同速率對撞(撞前速度在同一直線上的碰撞)并進行高能物理研究的實驗裝置(如圖甲),該裝置一般由高能加速器(同步加速器或直線加速器)、環(huán)形儲存室(把高能加速器在不同時間加速出來的電子束進行積累的環(huán)形真空室)和對撞測量區(qū)(對撞時發(fā)生的新粒子、新現(xiàn)象進行測量)三個部分組成.為了使正負電子在測量區(qū)內(nèi)不同位置進行對撞,在對撞測量區(qū)內(nèi)設(shè)置兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域.對撞區(qū)域設(shè)計的簡化原理如圖乙所示:MN和PQ為足夠長的豎直邊界,水平邊界EF將整個區(qū)域分成上下兩部分,Ⅰ區(qū)域的磁場方向垂直紙面向內(nèi),Ⅱ區(qū)域的磁場方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強度大小均為B.現(xiàn)有一對正負電子以相同速率分別從注入口C和注入口D同時水平射入,在對撞測量區(qū)發(fā)生對撞.已知兩注入口到EF的距離均為d,邊界MN和PQ的間距為L,正電子的質(zhì)量為m,電量為+e,負電子的質(zhì)量為m,電量為-e.
(1)試判斷從注入口C入射的是正電子還是負電子;
(2)若L=4d,要使正負電子經(jīng)過水平邊界EF一次后對撞,求正負電子注入時的初速度大。
(3)若只從注入口C射入電子,間距L=13(2-)d,要使電子從PQ邊界飛出,求電子射入的最小速率,及以此速度入射到從PQ邊界飛出所需的時間.
【答案】(1)負(2)(3)
【解析】試題分析:(1)負電子(因為電子要向下偏轉(zhuǎn))
(2)粒子運動軌跡如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系有:
解得:
根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有: 解得:
(3)要使電子從PQ邊界飛出,設(shè)電子束的最小速率為v,運動的軌道半徑為r,畫出運動的軌跡如圖所示
由幾何關(guān)系得:
即:
由圓周運動:
代入得:
根據(jù)題意,設(shè)電子在Ⅰ區(qū)磁場的區(qū)域中運動對應(yīng)的圓心角為θ,經(jīng)過3次重復,最后運動的軌跡對應(yīng)的圓心角為α,設(shè)電子在磁場中運動的周期為T,在磁場中運動的時間為t,則:,聯(lián)立得:
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某實驗小組進行“驗證機械能守恒定律”的實驗。
(1)甲同學用圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律,將電火花計時器固定在鐵架臺上,把紙帶的下端固定在重錘上,紙帶穿過電火花計時器,上端用紙帶夾夾住,接通電源后釋放紙帶,紙帶上打出一系列的點,所用電源的頻率為50 Hz,實驗中該同學得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示,其中O點為打點計時器打下的第一個點。紙帶連續(xù)的計時點A、B、C、D至第1個點O的距離如圖2所示,已知重錘的質(zhì)量為1.00 kg,當?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g=9.8 m/s2,從起始點O到打下C點的過程中,重錘重力勢能的減少量為=_________J,重錘動能的增加量為ΔEk=_________J,從以上數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是______________。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
(2)乙同學利用上述實驗裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣。他打出了一條紙帶后,利用紙帶測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h,算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以v2為縱軸畫出了如圖3所示的圖線。由于圖線明顯偏離原點,若測量和計算都沒有問題,其原因可能是___________________。乙同學測出該圖線的斜率為k,如果阻力不可忽略,則當?shù)氐闹亓铀俣?/span>g_____k(選填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)丙同學用如圖4所示的氣墊導軌裝置來驗證機械能守恒定律,由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L,窄遮光板的寬度為d,窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2,經(jīng)分析討論,由于滑塊在氣墊導軌上運動時空氣阻力很小,為此還需測量的物理量是_______________,機械能守恒的表達式為_______________________。
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【題目】關(guān)于分子間相互作用力如圖所示,以下說法中,正確的是( 。
A.當分子間距離時,分子力為零,說明此時分子間引力與斥力大小相等
B.分子力隨分子間的距離的變化而變化,當時,隨著距離的增大,分子間的引力和斥力都減小,但引力比斥力減小得快,故分子力表現(xiàn)為引力
C.當分子間的距離由增大到的過程中時,分子力先減小后增大再減小
D.當分子間的距離由增大到的過程中時,分子勢能先減小后增大最后不變
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【題目】近10年來我國大力發(fā)展空軍和海軍,新增艦船是除美國外其他國家的總和。無論是飛機還是戰(zhàn)艦設(shè)計,都需要復雜的流體力學知識。當流體流動時,根據(jù)流動特征可以分成湍流和層流:如果流體質(zhì)點的軌跡(一般說隨初始空間坐標x、y、z隨時間t而變)是有規(guī)則的光滑曲線(最簡單的情形是直線),這種流動叫層流,此時流體分層流動,各層互不混合,沒有這種性質(zhì)的流動叫湍流。不同狀態(tài)的流體動力學方程不一樣。流體力學中用一個無量綱的數(shù)--雷諾數(shù)Re(Reynoldsnumber),來表征流體的這一特征,一般情況下,雷諾數(shù)小的時候是層流,雷諾數(shù)大的時候是湍流。已知雷諾數(shù)由四個變量決定,流體的流速v、流體的密度ρ、特征長度d,黏性系數(shù)μ。請根據(jù)所學知識對雷諾數(shù)的表達式做出判斷,以下表達式中可能正確的是:(已知黏性系數(shù)μ為流體中相距dx的兩平行液層,由于內(nèi)摩擦,使垂直于流動方向的液層間存在速度梯度,當速度梯度為1個單位,相鄰層“單位”接觸面S上所產(chǎn)生的黏滯力F(亦稱內(nèi)摩擦力)即黏性系數(shù),以μ表示:/它的單位是Pa·s)( 。
A.B.C.D.
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【題目】如圖所示,相同的乒乓球1、2落臺后恰好在等高處水平越過球網(wǎng),過網(wǎng)時的速度方向均垂直于球網(wǎng).不計乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力,乒乓球自起跳到最高點的過程中,下列說法中正確的是
A.起跳時,球1的重力功率等于球2的重力功率
B.球1的速度變化率小于球2的速度變化率
C.球1的飛行時間大于球2的飛行時間
D.過網(wǎng)時球1的速度大于球2的速度
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【題目】一名雜技演員在兩幢高10m的樓之間表演“高空走鋼絲”。當他緩慢經(jīng)過鋼絲的中點時,鋼絲與水平方向的夾角為10°.已知演員及橫桿的總質(zhì)量為60kg,鋼絲重量不計.重力加速度為10m/s2,sin10°=0.17,下列說法正確的有( )
A. 演員經(jīng)過解絲中點時,鋼絲上的力約為3530N
B. 演員經(jīng)過鋼絲中點時,鋼絲上的張力約為1765N
C. 演員經(jīng)過中點后又向右走了幾步停下來,此時鋼絲對演員的作用力方向朝左上方
D. 如果更換一根更長的鋼絲表演,演員經(jīng)過鋼絲中點時,鋼絲繩上的張力會減小
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【題目】下列說法正確的是( 。
A.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的
B.空調(diào)既能制熱又能制冷,說明熱傳遞不存在方向性
C.一定質(zhì)量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中,氣體對外做功,內(nèi)能可能減小
D.液體中懸浮微粒的布朗運動是液體分子對它的撞擊作用不平衡的結(jié)果
E.一定質(zhì)量100的水變成100的水蒸氣,分子平均動能不變,分子勢能增加
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【題目】如圖,從傾角為45°的足夠長斜面頂端垂直于斜面向上拋出一質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點),物體初速度大小為v,受到水平向右、大小與物體重力相等的水平風力作用,重力加速度為g,不計空氣阻力,從拋出開始計時,下列說法正確的是
A.物體距斜面的最遠距離為
B.以拋出點所在水平面為零勢能面,物體重力勢能的最大值為
C.經(jīng)過時間,物體回到斜面
D.物體重力勢能最大時,水平風力的瞬時功率為
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【題目】一球形人造衛(wèi)星,其最大橫截面積為A、質(zhì)量為m,在軌道半徑為R的高空繞地球做圓周運動.由于受到稀薄空氣阻力的作用,導致衛(wèi)星運行的軌道半徑逐漸變小.衛(wèi)星在繞地球運轉(zhuǎn)很多圈之后,其軌道的高度下降了△H,由于△H <<R,所以可以將衛(wèi)星繞地球運動的每一圈均視為勻速圓周運動.設(shè)地球可看成質(zhì)量為M的均勻球體,萬有引力常量為G.取無窮遠處為零勢能點,當衛(wèi)星的運行軌道半徑為r時,衛(wèi)星與地球組成的系統(tǒng)具有的勢能可表示為.
(1)求人造衛(wèi)星在軌道半徑為R的高空繞地球做圓周運動的周期;
(2)某同學為估算稀薄空氣對衛(wèi)星的阻力大小,做出了如下假設(shè):衛(wèi)星運行軌道范圍內(nèi)稀薄空氣的密度為ρ,且為恒量;稀薄空氣可看成是由彼此不發(fā)生相互作用的顆粒組成的,所有的顆粒原來都靜止,它們與人造衛(wèi)星在很短時間內(nèi)發(fā)生碰撞后都具有與衛(wèi)星相同的速度,在與這些顆粒碰撞的前后,衛(wèi)星的速度可認為保持不變.在滿足上述假設(shè)的條件下,請推導:
①估算空氣顆粒對衛(wèi)星在半徑為R軌道上運行時,所受阻力F大小的表達式;
②估算人造衛(wèi)星由半徑為R的軌道降低到半徑為R-△H的軌道的過程中,衛(wèi)星繞地球運動圈數(shù)n的表達式.
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