研究原子核内部的情况时，常用到各种各样的粒子加速器。图甲为粒子直线加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m,电荷量为-e,交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。
（1）求电子进入圆筒1时的速度v1，并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动；
（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，通过计算说明金属圆筒的长度设计遵循的规律；
（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，改变交变电源电压的变化规律，仍可保证电子每次经过圆筒间隙都能被加速。请在图丙中定性画出交变电源两极间电势差的变化规律。
【答案】（1）电子进入圆筒1时的速度v1为，电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力，做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动；
（2）金属圆筒的长度设计遵循的规律为Ln=T；
（3）交变电源两极间电势差的变化规律如图
2
e
U
m
（2）金属圆筒的长度设计遵循的规律为Ln=T
ne
U
2
m
（3）交变电源两极间电势差的变化规律如图
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：106引用：1难度：0.4
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1．如图甲所示为示波管，如果在YY′之间加如图乙所示的交变电压，同时在XX′之间加如图丙所示的锯齿形电压，使X的电势比X′高，则在荧光屏上会看到图形为（ ）
发布：2024/12/29 19:30:1组卷：785引用：13难度：0.9 -
2．如图甲所示，在真空中有一倾角为30°的足够长光滑绝缘斜面，t=0时刻，一质量为m=0.2kg的带电小滑块静放于斜面上，同时，空间加上一个方向平行于斜面的匀强电场，场强大小和方向呈周期性变化，变化规律如图乙所示（取沿斜面向上方向为正方向，g=10m/s2），0～2s内小滑块恰能沿斜面向上做匀加速直线运动，加速度大小为10m/s2，求：
（1）小滑块是带正电还是负电；电荷量q是多少；
（2）4s内小滑块的位移大小；
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发布：2024/12/29 17:0:1组卷：349引用：5难度：0.9 -
3．如图甲所示，水平放置的平行金属板P和Q，相距为d,两板间存在周期性变化的电场或磁场。P、O间的电势差UPQ随时间的变化规律如图乙所示，磁感应强度B随时间变化的规律如图丙所示，磁场方向垂直纸面向里为正方向。t=0时刻，一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0由P板左端靠近板面的位置，沿平行于板面的方向射入两板之间，q、m、d、v0、U0为已知量。
（1）若仅存在交变电场，要使电荷飞到Q板时，速度方向恰好与Q板相切，求交变电场周期T；
（2）若仅存在匀强磁场，且满足B0=，粒子经一段时间恰能垂直打在Q板上（不考虑粒子反弹），求击中点到出发点的水平距离。2mv0qd发布：2024/12/29 23:0:1组卷：129引用：2难度：0.4
