复合场练习题

一、解答题1.如图，静止于A处的离子，经加快电场加快后沿图中圆弧虚线经过静电剖析器，从P点垂直CN进入矩形地区的有界匀强电场，电场方向水平向左。静电剖析器通道内有平均辐射散布的电场，圆弧虚线的半径为R，其所在处场强为E、方向如下列图；离子质量为m、电荷量为q；、，离子重力不计。〔1〕求加快电场的电压U；〔2〕假定离子恰巧能打在Q点上，求矩形地区QNCD内匀强电场场强E0的值；〔3〕假定撤去矩形地区QNCD内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN上，求磁场磁感觉强度B的取值范围。2．如下列图,虚线框内为某两级串列加快器原理图,abc为长方体加快管,加快管底面宽度为d,加快管的中部b处有很高的正电势,a、c两头均有电极接地(电势为零),加快管出口c右侧距离为d处放置一宽度为d的荧光屏.现让大量速度很小(可认为初速度为零)的负一价离子(电荷量为-e)从a端进入,当离子抵达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为三价正离子(电荷量为+3e),而不改变其速度大小.这些三价正离子从c端飞出后进入与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,其中沿加快管中轴线进入的离子恰能打在荧光屏中心地点,离子质量为m,不计离子重力及离子间相互作使劲.(1)求离子在磁场中运动的速度v的大小.(2)求a、b两处的电势差U.(3)实际工作时,磁感觉强度可能会与设计值B有一定偏差,假定进入加快器的离子总数为N,那么磁感觉强度为0.9B时有多少离子能打在荧光屏上?

3．当前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如下列图是它的发电原理：将一束等离子体〔即高温下电离的气体，含有足够多带正电和负电的微粒，整体呈中性〕，喷射入磁场，磁场中有两块平行金属板A、B，这时金属板上就汇齐集大量电荷，产生电压．设平行金属板A、B长为a、宽为b，两板间距为d，其间有匀强磁场，磁感觉强度为B，等离子体的流速为v，电阻率为ρ，外接一个负载电阻，等离子体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入极板间．1〕从两个角度推导发电机电动势的表达式E=Bdv；2〕假定负载电阻为可变电阻，请证明当负载电阻等于发电机的内阻时，发电机的输出功率最大，并求发电机的最大输出功率Pm；〔3〕假定等离子体均为一价离子，外接一个负载电阻为R，电荷量为e，每秒钟有多少个离子打在A极板上？4．如下列图，是磁流体动力发电机的工作原理图．一个水平放置的上下、前后关闭的矩形塑料管，其宽度为a，高度为b，其内充满电阻率为ρ的水银，由涡轮机产生的压强差p使得这个流体拥有恒定的流速v0．管道的前后两个侧面上各有长为L的由铜组成的面，实际流体的运动特别复杂，为简化起见作如下假定：a.只管流体有粘滞性，但整个横截面上的速度平均；b.流体的速度老是与作用在其上的合外力成正比；c.导体的电阻：R=ρl／S，其中ρ、l和S分别为导体的电阻率、长度和横截面积；d.流体不可压缩．假定由铜组成的前后两个侧面外部短路，一个竖直向上的匀强磁场只加在这两个铜面之间的地区，磁感强度为B〔如图〕．(1)写出加磁场后，两个铜面之间地区的电阻R的表达式(2)加磁场后，假定新的稳定速度为v，写出流体所受的磁场力F与v关系式，指出F的方向(3)写出加磁场后流体新的稳定速度v的表达式〔用v0、p、L、B、ρ表示〕；(4)为使速度增加到原来的值v0，涡轮机的功率必须增加，写出功率增加量的表达式〔用v0、a、b、L、B和ρ表示〕。5．离子发动机是一种新型空间发动机，它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力，其中有一种了子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子，使之电离，产生的氙离子经加快电场加快后从尾喷管喷出，进而使卫星获得反冲力，这种发动机经过改变单位时间内喷出离子的数目和速率，能正确获得所需的纠偏动力．假定卫星〔连同离子发动机〕总质量为，每个氙离子的质量为，电量为，加快电压为，设卫星原处于静止状态，，假定要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为的动力，那么〔〕发动机单位时间内应喷出多少个氙离子？〔〕此时发动灵活发射离子的功率为多大？〔〕该探测器要抵达的目的地是博协利彗星，方案飞翔年〔〕．离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为，氙离子的比荷．试估算载有该探测器的宇宙飞船所需携带的氙的质量是多少千克？6．盘旋加快器是现代高能物理研究中用来加快带电粒子的常用装置。图1为盘旋加快器原理示意图，置于高真空中的两个半径为R的D形金属盒，盒内存在与盒面垂直磁感觉强度为B的匀强磁场。两盒间的距离很小，带电粒子穿过的时间极短能够忽略不计。位于D形盒中心A处的粒子源能产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子的初速度能够忽略。粒子经过两盒间被加快，经狭缝进入盒内磁场。两盒间的加快电压按图2所示的余弦规律变化，其最大值为U0。加快过程中不考虑相对论效应和重力作用。t0=0时刻产生的粒子每次经过狭缝时都能被最大电压加速。求(1)两盒间所加交变电压的最大周期T0；(2)t0=0时刻产生的粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径之比；t1T0T012与t2(3)6时刻产生的粒子抵达出口处的时间差。

7．为了进一步提高盘旋加快器的能量，科学家建造了“扇形聚焦盘旋加快器〞。在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转。扇形聚焦磁场散布的简化图如下列图，圆心为O的圆形地区平分红六个扇形地区，其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间散布。峰区内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感觉强度为B，谷区内没有磁场。质量为m，电荷量为q的正离子，以不变的速率v旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所示。〔1〕求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径r，并判断离子旋转的方向是顺时针仍是逆时针；〔2〕求轨道在一个峰区内圆弧的圆心角θ，及离子绕闭合平衡轨道旋转的周期T；〔3〕在谷区也施加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感觉强度为B'，新的闭合平衡轨道在一个峰区内的圆心角θ变为90°，求B'和B的关系。：sin〔α±β〕=sinαcossin22β±cos，αcossinα=1β2–8．如下列图，在xoy平面内，有一线状电子源沿x正方向发射速度均为v的电子，形成宽为2R、在y轴方向均为分布且对于x轴对称的电子流。电子流沿x方向射入一个半径为R、中心位于原点O的圆形匀强磁场地区〔地区边界存在磁场〕，磁场方向垂直xoy平面向里，电子经过磁场偏转后均从P点射出．在磁场地区的正下方，正对的金属平行板K和A与x轴平行，其中K板与P点的距离为d，中间开有宽度为2d且对于y轴对称的小孔．A与K两板间加有恒定电压UAK，且K板电势高于A板电势，3mv2电子质量为m，电荷量为e，UAK8e，不计电子重力及它们间的相互作用．〔1〕能打到A板上的电子在进入平行金属板时与金属板K的夹角应知足什么条件？〔2〕能进入AK极板间的电子数占发射电子总数的比率为多大？9．如图甲所示，在xoy平面的第Ⅰ象限内有沿+x方向的匀强电场E1，第Ⅱ、Ⅲ象限内同时存在着竖直向上的匀强电场E2和垂直纸面的匀强磁场B，E2=2.5N/C，磁场B随时间t周期性变化的规律如图乙所示，B0=0.5T，垂直纸面向外为磁场正方向．一个质量m=5×10-5kg、电荷量q=2×10-4C的带正电液滴从P点〔0.6m，0.8m0〕以速度v=3m/s沿-x方向入射，恰巧以沿-y方向的速度v经过原点O后进入x≤0的地区，t=0时液滴恰巧经过O点，g取10m/s2．求：(1)电场强度E1和液滴抵达O点时速度的大小v；(2)液滴从P开始运动到第二次经过x轴所经历的时间t总；(3)假定从某时刻起磁场突然消失，发现液滴恰巧以与+y方向成30°角的方向穿过y轴后进入x>0的地区，试确定液滴穿过y轴时的地点．

10．如图甲所示，在坐标系xOy平面内，y轴的左侧，有一个速度选择器，其中的电场强度为E，磁感觉强度为B0，粒子源不断地释放出沿x轴正方向运动，质量均为m、电量均为+q、速度大小不同的粒子，在y轴的右侧有一匀强磁场、磁感觉强度大小恒为B，方向垂直于xOy平面，且随时间做周期性变化〔不计其产生的电场对粒子的影响〕，规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正，如图乙所示，在离y轴足够远的地方有一个与y轴平行的荧光屏，假定带电粒子在y轴右侧运动的时间抵达磁场的一个变化周期之后，失去电量变成中性粒子〔粒子的重力能够忽略不计〕．〔1〕从O点射入周期性变化磁场的粒子速度多大；m2〕如果磁场的变化周期恒定为T=qB，要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子运动时间等于磁场的一个变化周期，那么荧光屏走开y轴的距离起码多大；〔3〕如果磁场的变化周期T能够改变，试求从t=0时刻经过原点O的粒子打在荧光屏上的地点离x轴的距离与磁场变化周期T的关系．11．图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片，图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈，线圈通上励磁电流I〔可由电流表示数读出〕后，在两线圈间可获得垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感觉强度的大小和I成正比，比率系数用k表示，I的大小可经过“励磁电流调节旋钮〞调节；电子从被加热的灯丝逸出〔初速不计〕，经加快电压U〔可由电压表示数读出〕加快形成高速电子束，U的大小可经过“加快电压调节旋钮〞调节。玻璃泡内充有稀疏气体，在电子束经过时能够显示电子的径迹。请议论以下问题：(1)调整灯丝地点使电子束垂直进入磁场，电子的径迹为圆周。假定垂直线圈平面向里看电子的绕行方向为顺时针，那么匀强磁场的方向是怎样的？(2)用游标对准圆形电子束的圆心，读取并记录电子束轨道的直径D、励磁电流I、加快电压U。请用题目中的各量写q出计算电子比荷m的计算式。(3)某次实验看到了图丙①所示的电子径迹，经过调节“励磁电流调节旋钮〞又看到了图丙②所示的电子径迹，游标测量显示二者直径之比为2：1；只调节“加快电压调节旋钮〞也能抵达同样的效果。a．经过计算分别说明两种调节方法是怎样操作的；b．求经过调节“励磁电流调节旋钮〞改变径迹的情况中，电子沿①、②轨道运动一周所用时间之比。

12．质谱仪能够测定有机化合物分子构造，质谱仪的构造如图1所示。有机物的气体分子从样品室注入“离子化〞室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子〔如C2H6离子化后获得C2H6+、C2H2+、CH4+等〕。假定离子化后的离子均带一个单位的正电荷e，初速度为零，今后经过高压电源区、圆形磁场室，真空管，最后在记录仪上获得离子，经过办理就能够获得离子质荷比(m/e)，进而推断有机物的分子构造。高压电源的电压为U，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。〔1〕请说明高压电源A端应接“正极〞仍是“负极〞，磁场室的磁场方向“垂直纸面向里〞仍是“垂直纸面向外〞；〔2〕C2H6+和C2H2+离子同时进入磁场室后，出现了轨迹I和II，试判断它们各自对应的轨迹，并说明原因；〔3〕假定磁感觉强度为B时，记录仪接收到一个显然信号，求与该信号对应的离子质荷比(m/e)；〔4〕调节磁场室磁场的大小，在记录仪上可获得不同的离子。设离子的质荷比为β，磁感觉强度大小为B，为研究方便可作B-β关系图线。当磁感觉强度调至B0时，记录仪上获得的是H+，假定H+的质荷比为β0，其B-β关系图线如图2所示，请作出记录仪上获得了CH4+时的B-β的关系图线。1.4.2.3.5.6.7.8.9.10.11.12.复合材料学思考题第一章绪论复合材料的定义。复合材料相的区分。复合材料的命名和分类。与传统材料相比，复合材料有哪些特点？第二章复合材料的基体材料金属基体选择原那么包括哪些方面？并举例说明。构造复合材料的金属基体的分类及常用的基体材料有哪些？功能金属基复合材料的主要金属基体种类有哪些?常用的陶瓷基体的分类，且每一类中常用的基体材料有哪些？无机胶凝材料的分类。水泥的的分类。认识硅酸盐水泥生产、组成及硬化机理。镁质胶凝材料的种类及原料。不饱和聚酯树脂的合成原理及性能特点。环氧树脂胺固化和酸酐固化原理，固化剂用量的计算？酚醛树脂的合成及固化原理？常有热塑性塑料的构造及性能特点？常有橡胶的构造式、性能特点？橡胶配方中各配合剂的作用？第三章复合材料的增强材料增强材料的定义。当前常用的增强材料有哪三大类？玻璃纤维的分类，玻璃纤维的主要性能特性。剖析玻璃纤维比大块玻璃高强的原因。影响玻璃纤强度的因素有哪些？。玻璃纤维织物的品种主要有哪些？连续玻璃纤维及其制品的制造方法分为哪两类，它们拉丝的工艺过程是怎样进行的？哪一种制造方法更优越，相比其优点主假如什么？玻纤制造过程中加浸润剂的作用，浸润剂分类，去除纺织型浸润剂有哪些方法？碳纤维的观点。碳纤维的分类。碳纤维的制造方法有哪两种？其中哪一种方法最常用？有机纤维碳化法制造碳纤维要经历哪些阶段？并解释每一阶段的作用。碳纤维的主要性能特点。认识芳纶纤维的制造过程和其主要特性。理解沃兰或硅烷与玻璃纤维外表作用机理碳化硅纤维、硼纤维和晶须的观点。认识碳化硅纤维和硼纤维的制造方法和主要性能特点。认识玻璃纤维外表办理的方法和办理机理。认识碳纤维外表办理的方法。第四章填料填料的观点。填料的作用主要有哪些方面？认识填料的作用机理。第五章复合材料的界面界面的定义。当前聚合物基复合材料的界面理论主要有哪些？其中