題目列表(包括答案和解析)
R/Ω | 30.0 | 20.0 | 10.0 | 8.0 | 5.8 | 5.0 | 3.0 |
I/A | 0.09 | 0.13 | 0.24 | 0..28 | 0.36 | 0.40 | 0.55 |
U=IR/V | 2.7 | 2.6 | 2.4 | 2.2 | 2.1 | 2.0 | 1.7 |
(18分)在高能物理研究中,粒子加速器起著重要作用,而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次,因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制。1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論,他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn),多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng),直至達(dá)到高能量。圖12甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成,兩個(gè)D形盒正中間開(kāi)有一條狹縫;兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖12乙為俯視圖,在D型盒上半面中心S處有一正離子源,它發(fā)出的正離子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進(jìn)入D型盒中。在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周,再經(jīng)狹縫電壓加速;為保證粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速,應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始,最后到達(dá)D型盒的邊緣,獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)電極間電壓大小恒為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。
(1)試計(jì)算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進(jìn)入下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)盡管粒子在狹縫中每次加速的時(shí)間很短但也不可忽略。試計(jì)算上述正離子在某次加速過(guò)程當(dāng)中從離開(kāi)離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間;
(3)不考慮相對(duì)論效應(yīng),試分析要提高某一離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動(dòng)能可采用的措施。
1 |
2 |
v | 2 B |
1 |
2 |
v | 2 B |
|v2-v1| |
|v20-v10| |
2 |
Ⅰ卷包括21小題,每小題6分,共126分。
一、選擇題:選對(duì)的給6分,選錯(cuò)或未選的給0分。
二、選擇題(本題包括8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)得滿分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不選的得0)
題號(hào)
14
15
16
17
18
19
20
21
答案
BC
B
A
BD
AC
BD
A
C
Ⅱ包括10小題,共174分。
22.(1)ABD;(2)Ⅰ.
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題共18分,(1)小題6分,選對(duì)但不全的給3分:(2) 小題12分;Ⅰ問(wèn)6分,Ⅱ問(wèn)6分,每空3分。
23.解:當(dāng)小滑塊勻速下滑時(shí),受力分析如圖甲所示
由平衡條件有:
mgsinθ=f 、
又 f=μmgcosθ ②
則mgsinθ=μmgcosθ ③
當(dāng)小滑塊勻速上滑時(shí)施加的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿斜面向上④
受力分析如圖乙所示
由平衡條件有:
mgsinθ+f=F ⑤
又 f=μmgcosθ ⑥
F=Eq ⑦
聯(lián)立求解得:E= ⑧
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題16分,正確得出①②③④⑤⑥⑦⑧式各2分。
24.解:(l)碰后小球A做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)碰后小球A反彈后的速度大小為v1,
水平方向 s=v1t 、
豎直方向 h=gt2 ②
由①②解得 v1=
(2)設(shè)碰后小球B的速度大小為v2 ,碰撞過(guò)程時(shí)間極短,A、B碰撞動(dòng)量守恒
mAv0=mBv2-mAv1 、
解得 v2=
碰后小球B以v2壓縮彈簧,當(dāng)兩者速度相同時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大,設(shè)彈性勢(shì)能最大時(shí)B、C的共同速度為v3,根據(jù)動(dòng)量守恒,有:
mBv2=(mB+mC) v3 、
解得 v3=
小球B壓縮彈簧的過(guò)程中,小球B、C和彈簧組成的系統(tǒng)的能量守恒,有:
mBv=(mB+mC) v+EP ⑥
解得 EP=2.16J ⑦
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題滿分18分,其中(1)問(wèn)6分,①②③式各2分;(2)問(wèn)12分,④⑤⑥⑦式各3分。
25.解:建立物理模型如圖所示
(1)對(duì)“資源衛(wèi)星
G=m(R+h1) 、
m
解得:T1= 、
(2)設(shè)A為“天鏈一號(hào)”衛(wèi)星,過(guò)A作地球的切線AB和AC,則∠COB所對(duì)應(yīng)的圓弧即為測(cè)控范圍。
由O作垂線OE、OD如圖所示,則
由幾何知識(shí)有:
Rcosα= 即:α=arccos ④
cosβ= 即:β=arccos 、
所以 ∠COB=2(α+β)=2(arccos+arccos) 、
測(cè)控時(shí)間 t=T1 ⑦
t=(arccos+arccos) ⑧
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題滿分20分,其中(1)問(wèn)8分,①式4分,②③各2分,(2)問(wèn)12分,④⑤各3分,⑥⑧⑦式各2分。
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