復(fù)合場練習(xí)題

一、解答題1.如圖，靜止于A處的離子，經(jīng)加快電場加快后沿圖中圓弧虛線經(jīng)過靜電剖析器，從P點垂直CN進(jìn)入矩形地區(qū)的有界勻強(qiáng)電場，電場方向水平向左。靜電剖析器通道內(nèi)有平均輻射散布的電場，圓弧虛線的半徑為R，其所在處場強(qiáng)為E、方向如下列圖；離子質(zhì)量為m、電荷量為q；、，離子重力不計?！?〕求加快電場的電壓U；〔2〕假定離子恰巧能打在Q點上，求矩形地區(qū)QNCD內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E0的值；〔3〕假定撤去矩形地區(qū)QNCD內(nèi)的勻強(qiáng)電場，換為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，要求離子能最終打在QN上，求磁場磁感覺強(qiáng)度B的取值范圍。2．如下列圖,虛線框內(nèi)為某兩級串列加快器原理圖,abc為長方體加快管,加快管底面寬度為d,加快管的中部b處有很高的正電勢,a、c兩頭均有電極接地(電勢為零),加快管出口c右側(cè)距離為d處放置一寬度為d的熒光屏.現(xiàn)讓大量速度很小(可認(rèn)為初速度為零)的負(fù)一價離子(電荷量為-e)從a端進(jìn)入,當(dāng)離子抵達(dá)b處時,可被設(shè)在b處的特殊裝置將其電子剝離,成為三價正離子(電荷量為+3e),而不改變其速度大小.這些三價正離子從c端飛出后進(jìn)入與其速度方向垂直的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,其中沿加快管中軸線進(jìn)入的離子恰能打在熒光屏中心地點,離子質(zhì)量為m,不計離子重力及離子間相互作使勁.(1)求離子在磁場中運(yùn)動的速度v的大小.(2)求a、b兩處的電勢差U.(3)實際工作時,磁感覺強(qiáng)度可能會與設(shè)計值B有一定偏差,假定進(jìn)入加快器的離子總數(shù)為N,那么磁感覺強(qiáng)度為0.9B時有多少離子能打在熒光屏上?

3．當(dāng)前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如下列圖是它的發(fā)電原理：將一束等離子體〔即高溫下電離的氣體，含有足夠多帶正電和負(fù)電的微粒，整體呈中性〕，噴射入磁場，磁場中有兩塊平行金屬板A、B，這時金屬板上就匯齊集大量電荷，產(chǎn)生電壓．設(shè)平行金屬板A、B長為a、寬為b，兩板間距為d，其間有勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B，等離子體的流速為v，電阻率為ρ，外接一個負(fù)載電阻，等離子體從一側(cè)沿垂直磁場且與極板平行方向射入極板間．1〕從兩個角度推導(dǎo)發(fā)電機(jī)電動勢的表達(dá)式E=Bdv；2〕假定負(fù)載電阻為可變電阻，請證明當(dāng)負(fù)載電阻等于發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻時，發(fā)電機(jī)的輸出功率最大，并求發(fā)電機(jī)的最大輸出功率Pm；〔3〕假定等離子體均為一價離子，外接一個負(fù)載電阻為R，電荷量為e，每秒鐘有多少個離子打在A極板上？4．如下列圖，是磁流體動力發(fā)電機(jī)的工作原理圖．一個水平放置的上下、前后關(guān)閉的矩形塑料管，其寬度為a，高度為b，其內(nèi)充滿電阻率為ρ的水銀，由渦輪機(jī)產(chǎn)生的壓強(qiáng)差p使得這個流體擁有恒定的流速v0．管道的前后兩個側(cè)面上各有長為L的由銅組成的面，實際流體的運(yùn)動特別復(fù)雜，為簡化起見作如下假定：a.只管流體有粘滯性，但整個橫截面上的速度平均；b.流體的速度老是與作用在其上的合外力成正比；c.導(dǎo)體的電阻：R=ρl／S，其中ρ、l和S分別為導(dǎo)體的電阻率、長度和橫截面積；d.流體不可壓縮．假定由銅組成的前后兩個側(cè)面外部短路，一個豎直向上的勻強(qiáng)磁場只加在這兩個銅面之間的地區(qū)，磁感強(qiáng)度為B〔如圖〕．(1)寫出加磁場后，兩個銅面之間地區(qū)的電阻R的表達(dá)式(2)加磁場后，假定新的穩(wěn)定速度為v，寫出流體所受的磁場力F與v關(guān)系式，指出F的方向(3)寫出加磁場后流體新的穩(wěn)定速度v的表達(dá)式〔用v0、p、L、B、ρ表示〕；(4)為使速度增加到原來的值v0，渦輪機(jī)的功率必須增加，寫出功率增加量的表達(dá)式〔用v0、a、b、L、B和ρ表示〕。5．離子發(fā)動機(jī)是一種新型空間發(fā)動機(jī)，它能給衛(wèi)星軌道糾偏或調(diào)整姿態(tài)提供動力，其中有一種了子發(fā)動機(jī)是讓電極發(fā)射的電子撞擊氙原子，使之電離，產(chǎn)生的氙離子經(jīng)加快電場加快后從尾噴管噴出，進(jìn)而使衛(wèi)星獲得反沖力，這種發(fā)動機(jī)經(jīng)過改變單位時間內(nèi)噴出離子的數(shù)目和速率，能正確獲得所需的糾偏動力．假定衛(wèi)星〔連同離子發(fā)動機(jī)〕總質(zhì)量為，每個氙離子的質(zhì)量為，電量為，加快電壓為，設(shè)衛(wèi)星原處于靜止?fàn)顟B(tài)，，假定要使衛(wèi)星在離子發(fā)動機(jī)起動的初始階段能獲得大小為的動力，那么〔〕發(fā)動機(jī)單位時間內(nèi)應(yīng)噴出多少個氙離子？〔〕此時發(fā)動靈活發(fā)射離子的功率為多大？〔〕該探測器要抵達(dá)的目的地是博協(xié)利彗星，方案飛翔年〔〕．離子發(fā)動機(jī)向外噴射氙離子的等效電流大小為，氙離子的比荷．試估算載有該探測器的宇宙飛船所需攜帶的氙的質(zhì)量是多少千克？6．盤旋加快器是現(xiàn)代高能物理研究中用來加快帶電粒子的常用裝置。圖1為盤旋加快器原理示意圖，置于高真空中的兩個半徑為R的D形金屬盒，盒內(nèi)存在與盒面垂直磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。兩盒間的距離很小，帶電粒子穿過的時間極短能夠忽略不計。位于D形盒中心A處的粒子源能產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，粒子的初速度能夠忽略。粒子經(jīng)過兩盒間被加快，經(jīng)狹縫進(jìn)入盒內(nèi)磁場。兩盒間的加快電壓按圖2所示的余弦規(guī)律變化，其最大值為U0。加快過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。t0=0時刻產(chǎn)生的粒子每次經(jīng)過狹縫時都能被最大電壓加速。求(1)兩盒間所加交變電壓的最大周期T0；(2)t0=0時刻產(chǎn)生的粒子第1次和第2次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后的軌道半徑之比；t1T0T012與t2(3)6時刻產(chǎn)生的粒子抵達(dá)出口處的時間差。

7．為了進(jìn)一步提高盤旋加快器的能量，科學(xué)家建造了“扇形聚焦盤旋加快器〞。在扇形聚焦過程中，離子能以不變的速率在閉合平衡軌道上周期性旋轉(zhuǎn)。扇形聚焦磁場散布的簡化圖如下列圖，圓心為O的圓形地區(qū)平分紅六個扇形地區(qū)，其中三個為峰區(qū)，三個為谷區(qū)，峰區(qū)和谷區(qū)相間散布。峰區(qū)內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B，谷區(qū)內(nèi)沒有磁場。質(zhì)量為m，電荷量為q的正離子，以不變的速率v旋轉(zhuǎn)，其閉合平衡軌道如圖中虛線所示?！?〕求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r，并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時針仍是逆時針；〔2〕求軌道在一個峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角θ，及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T；〔3〕在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B'，新的閉合平衡軌道在一個峰區(qū)內(nèi)的圓心角θ變?yōu)?0°，求B'和B的關(guān)系。：sin〔α±β〕=sinαcossin22β±cos，αcossinα=1β2–8．如下列圖，在xoy平面內(nèi)，有一線狀電子源沿x正方向發(fā)射速度均為v的電子，形成寬為2R、在y軸方向均為分布且對于x軸對稱的電子流。電子流沿x方向射入一個半徑為R、中心位于原點O的圓形勻強(qiáng)磁場地區(qū)〔地區(qū)邊界存在磁場〕，磁場方向垂直xoy平面向里，電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后均從P點射出．在磁場地區(qū)的正下方，正對的金屬平行板K和A與x軸平行，其中K板與P點的距離為d，中間開有寬度為2d且對于y軸對稱的小孔．A與K兩板間加有恒定電壓UAK，且K板電勢高于A板電勢，3mv2電子質(zhì)量為m，電荷量為e，UAK8e，不計電子重力及它們間的相互作用．〔1〕能打到A板上的電子在進(jìn)入平行金屬板時與金屬板K的夾角應(yīng)知足什么條件？〔2〕能進(jìn)入AK極板間的電子數(shù)占發(fā)射電子總數(shù)的比率為多大？9．如圖甲所示，在xoy平面的第Ⅰ象限內(nèi)有沿+x方向的勻強(qiáng)電場E1，第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)同時存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場E2和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場B，E2=2.5N/C，磁場B隨時間t周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，B0=0.5T，垂直紙面向外為磁場正方向．一個質(zhì)量m=5×10-5kg、電荷量q=2×10-4C的帶正電液滴從P點〔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經(jīng)過原點O后進(jìn)入x≤0的地區(qū)，t=0時液滴恰巧經(jīng)過O點，g取10m/s2．求：(1)電場強(qiáng)度E1和液滴抵達(dá)O點時速度的大小v；(2)液滴從P開始運(yùn)動到第二次經(jīng)過x軸所經(jīng)歷的時間t總；(3)假定從某時刻起磁場突然消失，發(fā)現(xiàn)液滴恰巧以與+y方向成30°角的方向穿過y軸后進(jìn)入x>0的地區(qū)，試確定液滴穿過y軸時的地點．

10．如圖甲所示，在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，y軸的左側(cè)，有一個速度選擇器，其中的電場強(qiáng)度為E，磁感覺強(qiáng)度為B0，粒子源不斷地釋放出沿x軸正方向運(yùn)動，質(zhì)量均為m、電量均為+q、速度大小不同的粒子，在y軸的右側(cè)有一勻強(qiáng)磁場、磁感覺強(qiáng)度大小恒為B，方向垂直于xOy平面，且隨時間做周期性變化〔不計其產(chǎn)生的電場對粒子的影響〕，規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場方向為正，如圖乙所示，在離y軸足夠遠(yuǎn)的地方有一個與y軸平行的熒光屏，假定帶電粒子在y軸右側(cè)運(yùn)動的時間抵達(dá)磁場的一個變化周期之后，失去電量變成中性粒子〔粒子的重力能夠忽略不計〕．〔1〕從O點射入周期性變化磁場的粒子速度多大；m2〕如果磁場的變化周期恒定為T=qB，要使不同時刻從原點O進(jìn)入變化磁場的粒子運(yùn)動時間等于磁場的一個變化周期，那么熒光屏走開y軸的距離起碼多大；〔3〕如果磁場的變化周期T能夠改變，試求從t=0時刻經(jīng)過原點O的粒子打在熒光屏上的地點離x軸的距離與磁場變化周期T的關(guān)系．11．圖甲為洛倫茲力演示儀的實物照片，圖乙為其工作原理圖。勵磁線圈為兩個圓形線圈，線圈通上勵磁電流I〔可由電流表示數(shù)讀出〕后，在兩線圈間可獲得垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場，其磁感覺強(qiáng)度的大小和I成正比，比率系數(shù)用k表示，I的大小可經(jīng)過“勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕〞調(diào)節(jié)；電子從被加熱的燈絲逸出〔初速不計〕，經(jīng)加快電壓U〔可由電壓表示數(shù)讀出〕加快形成高速電子束，U的大小可經(jīng)過“加快電壓調(diào)節(jié)旋鈕〞調(diào)節(jié)。玻璃泡內(nèi)充有稀疏氣體，在電子束經(jīng)過時能夠顯示電子的徑跡。請議論以下問題：(1)調(diào)整燈絲地點使電子束垂直進(jìn)入磁場，電子的徑跡為圓周。假定垂直線圈平面向里看電子的繞行方向為順時針，那么勻強(qiáng)磁場的方向是怎樣的？(2)用游標(biāo)對準(zhǔn)圓形電子束的圓心，讀取并記錄電子束軌道的直徑D、勵磁電流I、加快電壓U。請用題目中的各量寫q出計算電子比荷m的計算式。(3)某次實驗看到了圖丙①所示的電子徑跡，經(jīng)過調(diào)節(jié)“勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕〞又看到了圖丙②所示的電子徑跡，游標(biāo)測量顯示二者直徑之比為2：1；只調(diào)節(jié)“加快電壓調(diào)節(jié)旋鈕〞也能抵達(dá)同樣的效果。a．經(jīng)過計算分別說明兩種調(diào)節(jié)方法是怎樣操作的；b．求經(jīng)過調(diào)節(jié)“勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕〞改變徑跡的情況中，電子沿①、②軌道運(yùn)動一周所用時間之比。

12．質(zhì)譜儀能夠測定有機(jī)化合物分子構(gòu)造，質(zhì)譜儀的構(gòu)造如圖1所示。有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入“離子化〞室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子〔如C2H6離子化后獲得C2H6+、C2H2+、CH4+等〕。假定離子化后的離子均帶一個單位的正電荷e，初速度為零，今后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室，真空管，最后在記錄儀上獲得離子，經(jīng)過辦理就能夠獲得離子質(zhì)荷比(m/e)，進(jìn)而推斷有機(jī)物的分子構(gòu)造。高壓電源的電壓為U，圓形磁場區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為θ，離子進(jìn)入磁場室時速度方向指向圓心?！?〕請說明高壓電源A端應(yīng)接“正極〞仍是“負(fù)極〞，磁場室的磁場方向“垂直紙面向里〞仍是“垂直紙面向外〞；〔2〕C2H6+和C2H2+離子同時進(jìn)入磁場室后，出現(xiàn)了軌跡I和II，試判斷它們各自對應(yīng)的軌跡，并說明原因；〔3〕假定磁感覺強(qiáng)度為B時，記錄儀接收到一個顯然信號，求與該信號對應(yīng)的離子質(zhì)荷比(m/e)；〔4〕調(diào)節(jié)磁場室磁場的大小，在記錄儀上可獲得不同的離子。設(shè)離子的質(zhì)荷比為β，磁感覺強(qiáng)度大小為B，為研究方便可作B-β關(guān)系圖線。當(dāng)磁感覺強(qiáng)度調(diào)至B0時，記錄儀上獲得的是H+，假定H+的質(zhì)荷比為β0，其B-β關(guān)系圖線如圖2所示，請作出記錄儀上獲得了CH4+時的B-β的關(guān)系圖線。1.4.2.3.5.6.7.8.9.10.11.12.復(fù)合材料學(xué)思考題第一章緒論復(fù)合材料的定義。復(fù)合材料相的區(qū)分。復(fù)合材料的命名和分類。與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料有哪些特點？第二章復(fù)合材料的基體材料金屬基體選擇原那么包括哪些方面？并舉例說明。構(gòu)造復(fù)合材料的金屬基體的分類及常用的基體材料有哪些？功能金屬基復(fù)合材料的主要金屬基體種類有哪些?常用的陶瓷基體的分類，且每一類中常用的基體材料有哪些？無機(jī)膠凝材料的分類。水泥的的分類。認(rèn)識硅酸鹽水泥生產(chǎn)、組成及硬化機(jī)理。鎂質(zhì)膠凝材料的種類及原料。不飽和聚酯樹脂的合成原理及性能特點。環(huán)氧樹脂胺固化和酸酐固化原理，固化劑用量的計算？酚醛樹脂的合成及固化原理？常有熱塑性塑料的構(gòu)造及性能特點？常有橡膠的構(gòu)造式、性能特點？橡膠配方中各配合劑的作用？第三章復(fù)合材料的增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料的定義。當(dāng)前常用的增強(qiáng)材料有哪三大類？玻璃纖維的分類，玻璃纖維的主要性能特性。剖析玻璃纖維比大塊玻璃高強(qiáng)的原因。影響玻璃纖強(qiáng)度的因素有哪些？。玻璃纖維織物的品種主要有哪些？連續(xù)玻璃纖維及其制品的制造方法分為哪兩類，它們拉絲的工藝過程是怎樣進(jìn)行的？哪一種制造方法更優(yōu)越，相比其優(yōu)點主假如什么？玻纖制造過程中加浸潤劑的作用，浸潤劑分類，去除紡織型浸潤劑有哪些方法？碳纖維的觀點。碳纖維的分類。碳纖維的制造方法有哪兩種？其中哪一種方法最常用？有機(jī)纖維碳化法制造碳纖維要經(jīng)歷哪些階段？并解釋每一階段的作用。碳纖維的主要性能特點。認(rèn)識芳綸纖維的制造過程和其主要特性。理解沃蘭或硅烷與玻璃纖維外表作用機(jī)理碳化硅纖維、硼纖維和晶須的觀點。認(rèn)識碳化硅纖維和硼纖維的制造方法和主要性能特點。認(rèn)識玻璃纖維外表辦理的方法和辦理機(jī)理。認(rèn)識碳纖維外表辦理的方法。第四章填料填料的觀點。填料的作用主要有哪些方面？認(rèn)識填料的作用機(jī)理。第五章復(fù)合材料的界面界面的定義。當(dāng)前聚合物基復(fù)合材料的界面理論主要有哪些？其中