北京市大学附属中学2018_2019学年高二物理下学期期中试题(含解析)

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1、北京市大学附属中学2018-2019学年高二物理下学期期中试题(含解析)1.如图1所示为回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个D型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在盒中心A处有离子源,它产生并发出的粒子,经狭缝电压加速后,进入盒中。在磁场力的作用下运动半个圆周后,再次经狭缝电压加速。为保证粒子每次经过狭缝都被加速,设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致如。此周而复始,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达D型盒的边缘,以最大速度被导出。已知

2、粒子电荷量为q质量为m,加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R.设狭缝很窄,粒子通过狭缝的时间可以忽略不计,且粒子从离子源发出时的初速度为零。(不计粒子重力)求:(1)粒子第1次由盒进入盒中时的速度大小;(2)粒子被加速后获得的最大动能;(3)符合条件的交变电压的周期T;(4)粒子仍在盒中活动过程中,粒子在第n次由盒进入盒与紧接着第n+1次由盒进入盒位置之间的距离Δx.【答案】(1)(2)(3)(4)【解析】【详解】(1)设α粒子第一次被加速后进入D2盒中时的速度大小为v1,根据动能

3、定理有解得,(2)α粒子在D8形盒内做圆周运动,轨道半径达到最大时被引出,具有最大动能.设此时的速度为v,有解得:设α粒子的最大动能为Ek,则解得:(3)设交变电压的周期为T,为保证粒子每次经过狭缝都被加速,带电粒子在磁场中运动一周的时间应等于交变电压的周期(在狭缝的时间极短忽略不计),则交变电压的周期(4)离子经电场第1次加速后,以速度v1进入D2盒,设轨道半径为r1则离子经第2次电场加速后,以速度v2进入D1盒,设轨道半径为r2则离子第n次由D1盒进入D2盒,离子已经过(2n-1)次电场加速,以速度v2n-

4、1进入D2盒,由动能定理:  轨道半径 离子经第n+1次由D1盒进入D2盒,离子已经过2n次电场加速,以速度v2n进入D1盒,由动能定理: 轨道半径:则△x=2(rn+1-rn)(如图所示)8解得,2.在19世纪20年代之前的漫长为岁月里,电和磁的研究基本都是独立发展的。而在18世纪来期,有一些科学家开始思索不同自然现象之间的联系,其中丹麦物理学家奥斯特指出“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列,我们将把整个字宙纳在一个体系中。”揭开了人们探究电、磁联系的序幕!经过

5、多年的实验探究,奥斯特终于在1820年发现了电流的磁效应,震动了整个欧洲大陆科学界!当时欧洲很多科学家在奥斯特实验的启发下,纷纷研究“磁生电”。(1).法拉第就是其中的一个。他进行了多次的实验,但也并非每次实验都是一帆风顺,下面模拟了在1822年到1831年之间,法拉第进行的几次实验。请根据所学内容判断,实验中是否能观察到感应电流?如果可以,是在哪一过程中观察到的?①如图所示,将两个线圈绕在同一个铁环上,其中一个线圈通过一个开关接在电源上,另一个线圈接一个灵敏电流计,接通电路一段时间后,断开电路。②如图所示,法

6、拉第用一根线把一个铜环固定在到线上并悬挂起来,像一个扭称一样,把条形磁铁的磁极插入环内,等候一段时间后,再把磁极拔出来。(2).除了法拉第外,同时代的其他科学家也对电磁现象做了有意义的探索.请根据所学内容判断,下列实验中是否出现电磁感应现象?并用电磁感应现象的规律简单解释实验现象。8①如图所示,安培和德莱里弗将用一根线把一个铜环固定在导线上并悬挂起来,像一个扭称一样,把条形磁铁的磁极移向铜环发现扭称发生了偏转。②亨利在用实验考察绕有不同长度导线电磁铁所产生的磁力大小时,发现当断开与通电线圈相连的开关时,会在开关

7、处产生强烈的电火花。如图所示为根据亭利的论文还原的实验仪器图。【答案】(1)两种情况下都能发生电磁感应现象;其中①是在断开电源的瞬间;②是在条形磁铁的磁极插入圆环的瞬间;(2)①中发生了电磁感应现象;当条形磁铁的磁极移向铜环时,穿过铜环的磁通量发生变化,于是在铜环中产生感应电流,电流周围产生磁场,与磁铁相互作用而使线圈发生偏转;②中叶发生了电磁感应现象;当断开与通电线圈相连的开关时,通过线圈的电流突然减小,则磁通量减小,于是在线圈中要产生很强的自感电动势阻碍电流的减小,从而产生了电火花。【解析】【详解】(1)两

8、种情况下都能发生电磁感应现象;其中①是在断开电源的瞬间;②是在条形磁铁的磁极插入圆环的瞬间;(2)①中发生了电磁感应现象;当条形磁铁的磁极移向铜环时,穿过铜环的磁通量发生变化,于是在铜环中产生感应电流,电流周围产生磁场,与磁铁相互作用而使线圈发生偏转;②中叶发生了电磁感应现象;当断开与通电线圈相连的开关时,通过线圈的电流突然减小,则磁通量减小,于是在线圈中要产生很强的自感电动势阻碍电流

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