同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型。、为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为、电荷量为的粒子(不计重力)从板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当进入板间,两板的电势差变为,粒子得到加速,当离开板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,在磁场作用下做半径为的圆周运动,远大于板间距离,经电场多次加速,动能不断增大,为使保持不变,磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求
(1)运动第1周时磁场的磁感应强度的大小;
(2)在运动第n周的时间内电场力做功的平均功率;
(3)若有一个质量也为、电荷量为(k为大于1的整数)的粒子(不计重力)与A同时从板小孔飘入板间,、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示、的运动轨迹。在的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映、的运动轨迹,并经推导说明理由。
在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源.他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表:
对应点速度(m/s)
B 0.122
C 0.164
D 0.205
E 0.250
F 0.289
(1)计算vF的公式为vF=;
(2)根据表中得到的数据,求出物体的加速度a=m/s2;
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比(选填:偏大、偏小或不变).
某同学在学习了DIS实验后,设计了一个测量物体瞬时速度的实验,其装置如图所示.在小车上固定挡光片,使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面,垫高轨道的一端.该同学将小车从该端同一位置由静止释放,获得了如下几组实验数据.
实验
次数不同的
挡光片通过光电门的时间
(s)速度
(m/s)
第一次 I 0.23044 0.347
第二次Ⅱ 0.17464 0.344
第三次Ⅲ 0.11662 0.343
第四次Ⅳ 0.05850 0.342
(1)则以下表述正确的是
①四个挡光片中,挡光片I的宽度最小
②四个挡光片中,挡光片Ⅳ的宽度最小
③四次实验中,第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
④四次实验中,第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
A.①③B.②③C.①④D.②④
(2)这种方法得到的测量值跟实际值相比
A.偏大 B.偏小 C.相等
(3)若把挡光片装在小车的正中间,测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度,测量值跟实际值相比
A.偏大 B.偏小 C.相等.
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释,1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成,每一份称为能量子ε=hν.
1905年爱因斯坦从此得到启发,提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律,并因此获得诺贝尔物理学奖.请写出爱因斯坦光电效应方程:;
1913年玻尔又受以上两位科学家的启发,把量子理论应用到原子结构中,假设了电子轨道及原子的能量是量子化的,并假定了能级跃迁时的频率条件,成功地解释了氢原子光谱的实验规律.请写出电子从高能定态(能量记为Em)跃迁至低能态(能量记为En)时的频率条件方程:.
光滑水平面上有质量为M、高度为h的光滑斜面体A,斜面顶端放有质量为m的小物体B,A、B都处于静止状态从某时刻开始释放物体B,在B沿斜面下滑的同时斜面体A沿水平方向向左做匀加速运动.经过时间t,斜面体水平移动s,小物体B刚好滑到底端.
(1)求运动过程中斜面体A所受合力FA的大小;
(2)分析小物体B做何种运动?并说明理由;
(3)求小物体B到达斜面体A底端时的速度vB大小.
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释,1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成,每一份称为能量子ε=hν.
1905年爱因斯坦从此得到启发,提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律,并因此获得诺贝尔物理学奖.请写出爱因斯坦光电效应方程:;
1913年玻尔又受以上两位科学家的启发,把量子理论应用到原子结构中,假设了电子轨道及原子的能量是量子化的,并假定了能级跃迁时的频率条件,成功地解释了氢原子光谱的实验规律.请写出电子从高能定态(能量记为Em)跃迁至低能态(能量记为En)时的频率条件方程:.