題目列表(包括答案和解析)
可控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆產(chǎn)生能量的方式和太陽類似,因此,它被俗稱為“人造太陽”.熱核反應(yīng)的發(fā)生需要幾百萬度以上的高溫,因而反應(yīng)中的大量帶電粒子沒有通常意義上的容器可裝.人類正在積極探索各種約束裝置,磁約束托卡馬克裝置就是其中一種.如圖K38-12所示為該裝置的簡化模型.有一個(gè)圓環(huán)形區(qū)域,區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知其截面內(nèi)半徑為R1=1.0 m,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.0 T,被約束粒子的比荷為=4.0×107 C/kg,該帶電粒子從中空區(qū)域與磁場(chǎng)交界面上的P點(diǎn)以速度v0=4.0×107 m/s沿環(huán)的半徑方向射入磁場(chǎng)(不計(jì)帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的相互作用,不計(jì)帶電粒子的重力).
(1)為約束粒子不穿越磁場(chǎng)外邊界,求磁場(chǎng)區(qū)域的最小外半徑R2.
(2)若改變?cè)摿W拥娜肷渌俾?i>v,使v=v0,求該粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)開始到第一次回到P點(diǎn)所需要的時(shí)間t.
圖K38-12
如圖所示,坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),y軸為兩種場(chǎng)的分界面,圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電粒子從電場(chǎng)中坐標(biāo)位置(-L,0)處,以初速度v0沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng),且已知.試求:要使帶電粒子能穿越磁場(chǎng)區(qū)域而不再返回電場(chǎng)中,磁場(chǎng)的寬度d應(yīng)滿足的條件.
如圖所示,坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),y軸為兩種場(chǎng)的分界面,圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電粒子從電場(chǎng)中坐標(biāo)位置(-L,0)處,以初速度v0沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng),且已知.試求:要使帶電粒子能穿越磁場(chǎng)區(qū)域而不再返回電場(chǎng)中,磁場(chǎng)的寬度d應(yīng)滿足的條件.
一.選擇題:
1.CD
2.A
3.C
4.CD
5.ABC
6.BD
7.B
8.AD
9.D
10.B
11.A
12.D
13.C
二.實(shí)驗(yàn)題
14. C F A D
15. 375 I R0
16.B D ,電路圖為變阻器分壓,電流表外接,連線略
17.若橫軸為R(電路為電壓表和電阻箱串聯(lián),接上電源開關(guān)),則 若橫軸為(電路為電壓表和電阻箱并聯(lián),接上電源開關(guān)),則,
三計(jì)算題
18.解:(1)當(dāng)B最小時(shí),安培力最小沿斜面向上,由左手定則可知,B的方向垂直斜面向上,由平衡條件可得F安=mgsinα, F安=BIL。所以
(2)無壓力時(shí),F(xiàn)安=mg,,由左手定則可知,B的方向水平向左。
19.解:由圖得:a==
前2s有:F2-mg sina=ma,2s后有:F2=mg sina,代入數(shù)據(jù)可解得:m=
20.解:(1)設(shè)物塊的質(zhì)量為m,其開始下落處的位置距BC的豎直高度為h,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為v,小車圓弧軌道半徑為R。由機(jī)械能守恒定律,有:mgh=mv2
根據(jù)牛頓第二定律,有:9mg-mg=m解得h=4R
則物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的4倍。
(2)設(shè)物塊與BC間的滑動(dòng)摩擦力的大小為F,物塊滑到C點(diǎn)時(shí)與小車的共同速度為v',物塊在小車上由B運(yùn)動(dòng)到C的過程中小車對(duì)地面的位移大小為s。依題意,小車的質(zhì)量為
由動(dòng)量守恒定律,有mv=(m+
-F(10R+s)=mv/2 -mv2
Fs=(
21.解:粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直速度Vy=at,加速度
水平位移L=V0t,由以上各式得進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的合速度為,方向與y軸成450,
(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,與右邊界相切時(shí),由幾何關(guān)系得Rsin450+R=d,解得,故磁場(chǎng)的寬度最大為
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