如图甲所示,为一种研究高能粒子相互作用的装置,两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成(整个装置处于真空中,图中只画出了6个圆筒,作为示意),它们沿中心轴线排列成一串,各个圆筒相间地连接到正弦交流电源的两端。设金属圆筒内部没有电场,且每个圆筒间的缝隙宽度很小,带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果,需要调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期,粒子每次通过圆筒间缝隙时,都恰为交流电压的峰值。

质量为m、电荷量为e的正、负电子分别经过直线加速器加速后,从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环形真空管道,且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切。在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁,即图中的A1、A2、A3…An,共n个,均匀分布在整个圆周上(图中只示意性地用实线画了几个,其余的用虚线表示),每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场,磁场区域都是直径为d的圆形。改变电磁铁内电流的大小,就可改变磁场的磁感应强度,从而改变电子偏转的角度。经过精确的调整,可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动,这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在圆形匀强磁场区域的同一条直径的两端,如图乙所示。这就为实现正、负电子的对撞作好了准备。

图甲

图乙

(1)据相对论知,当1时,物体运动时的能量和静止时的能量之差等于物体的动能。若正、负电子经过直线加速器后的动能均为E0(能满足vc),它们对撞后发生湮灭,电子消失,且仅产生一对频率相同的光子,则此光子的频率为多大?(已知普朗克常量为h,真空中的光速为c)?

(2)若电子刚进入直线加速器第一个圆筒时速度大小为v0,为使电子通过直线加速器后速度为v,加速器所接正弦交流电压的最大值应当多大?

(3)电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B为多大?(相邻两电磁铁的间距忽略不计)

(1)如图为示波器面板,屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形(未画出)。

①若要增大显示波形的亮度,应调节_________旋钮;

②若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节_________旋钮和_________旋钮;

③若要将波形曲线调至屏中央,应调节_________旋钮与_________旋钮。

(2)某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。

A.按装置图安装好实验装置

B.用游标卡尺测量小球的直径d

C.用米尺测量悬线的长度l

D.让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3……。当数到20时,停止计时,测得时间为t

E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D

F.计算出每个悬线长度对应的t2

G.以t2为纵坐标、l为横坐标,作出t2-l图线

结合上述实验,完成下列任务:

图1

图2

图3

①用游标为10分度的卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为____________cm。

②该同学根据实验数据,利用计算机作出t2-l图线如图3 所示,根据图线拟合得到方程t2=404.0l+3.5。由此可以得出当地的重力加速度g=___________m/s2

(取π2=9.86结果保留3位有效数字)

③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是(    )

A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时

B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数

C.不应作t2-l图线,而应作t-l图线

D.不应作t2-l图线,而应作t2—(l+d)图线

 0  35627  35635  35641  35645  35651  35653  35657  35663  35665  35671  35677  35681  35683  35687  35693  35695  35701  35705  35707  35711  35713  35717  35719  35721  35722  35723  35725  35726  35727  35729  35731  35735  35737  35741  35743  35747  35753  35755  35761  35765  35767  35771  35777  35783  35785  35791  35795  35797  35803  35807  35813  35821  176998 

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