如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,其中圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)、半徑為R的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里,第一象限和第四象限的圓形區(qū)域外(區(qū)域Ⅱ)的磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向外,MN為與x軸垂直且與y軸相距2.5R的一條直線,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,經(jīng)過(guò)加速電壓為U的加速電場(chǎng)加速后,從坐標(biāo)為(-R,0)的A點(diǎn)沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ,并從橫坐標(biāo)為0.5R處的P點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ.已知粒子第一次經(jīng)過(guò)直線MN和第二次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí)的速度方向恰好相反,不計(jì)粒子重力,求:
(1)粒子進(jìn)入圓形區(qū)域Ⅰ時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度v的大小;
(2)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的大;
(3)粒子從A點(diǎn)開(kāi)始到第二次經(jīng)過(guò)直線MN的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t.
(1)直線加速過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:
qU=
1
2
mv2
解得:
v=
2qU
m

(2)粒子的軌跡如圖:

由于P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0.5R,故:
sinθ=
0.5R
R
=
1
2
,θ=30°
由圖可知:
R1=
R
tan30°
=
3
R
R2=
2.5R-0.5R
cos30°
=
4
3
3
R
由qvB1=m
v2
R1
得:
B1=
mv
qR1
=
6qmU
3qR

同理可得:
B2=
mv
qR2
=
6qmU
4qR

(3)由T=
2πr
v
得:
T=
2πm
qB

t1=
1
6
T=
πm
3qB1

t2=
2
3
T=
4πm
3qB2

t=t1+t2=
19πR
18qU
6mqU

答:(1)粒子進(jìn)入圓形區(qū)域Ⅰ時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度v的大小為
2qU
m

(2)區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小為
6qmU
3qR
,區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小為
6qmU
4qR
;
(3)粒子從A點(diǎn)開(kāi)始到第二次經(jīng)過(guò)直線MN的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t為
19πR
18qU
6mqU
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題


(1) /B。
(2) 介子回到P點(diǎn)所用時(shí)間。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

磁聚焦被廣泛的應(yīng)用在電真空器件中,如圖所示,在坐標(biāo)xoy中存在有界的勻強(qiáng)聚焦磁場(chǎng),方向垂直坐標(biāo)平面向外,磁場(chǎng)邊界PQ直線與x軸平行,距x軸的距離為
2
3
a
3
,邊界POQ的曲線方程為y=
x(a-x)
a2
3
-x2
.且方程對(duì)稱(chēng)y軸,在坐標(biāo)x軸上A處有一粒子源,向著不同方向射出大量質(zhì)量均為m、電量均為q的帶正電粒子,所有粒子的初速度大小相同均為v,粒子通過(guò)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后都會(huì)聚焦在x軸上的F點(diǎn).已知A點(diǎn)坐標(biāo)為(-a,0),F(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0).不計(jì)粒子所受重力和相互作用求:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸的夾角為多大時(shí),粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),最長(zhǎng)對(duì)間為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

洛倫茲力演示儀主要是由兩個(gè)勵(lì)磁線圈、玻璃泡和電子槍組成,圖是演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖.兩個(gè)勵(lì)磁線圈在玻璃泡的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=KI,其中I是勵(lì)磁線圈 的電流,k是比例系數(shù)(k=5×10-4T/A).電子槍中燈絲發(fā)出的電子初速度為零,經(jīng)過(guò)U=140v的電場(chǎng)加速后,垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,在玻璃泡內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的圓形徑跡.調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈中的電流,當(dāng)I=2A時(shí),用卡尺測(cè)得電子圓形徑跡的直徑為D=0.08m,忽略電子的重力和電子間的相互作用力,可以判斷出( 。
A.勵(lì)磁線圈中的電流方向是順時(shí)針,電子的比荷為
e
me
=1.75×1011C/kg
B.勵(lì)磁線圈中的電流方向是逆時(shí)針,電子的比荷為
e
me
=1.75×1011C/kg
C.勵(lì)磁線圈中的電流方向是順時(shí)針,電子的比荷為
e
me
=4.38×1010C/kg
D.勵(lì)磁線圈中的電流方向是逆時(shí)針,電子的比荷為
e
me
=4.38×1010 C/kg

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電的粒子(重力不計(jì)),以初速度v由狹縫S1,垂直進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.
(1)為了使此粒子不改變方向從狹縫S2穿出,則必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域加入勻強(qiáng)磁場(chǎng),求勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1的大小和方向.
(2)帶電粒子從S2穿出后垂直邊界進(jìn)入一個(gè)矩形區(qū)域,該區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,若射入點(diǎn)與射出點(diǎn)間的距離為L(zhǎng),求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖,質(zhì)量為m、帶電量為+q的三個(gè)相同的帶電小球A、B、C,從同一高度以初速度v0水平拋出,B球處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,C球處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,它們落地的時(shí)間分別為tA、tB、tC,落地時(shí)的速度大小分別為vA、vB、vC,則以下判斷正確的是:(  )
A.tA=tB=tCB.tA=tB>tCC.vB>vA=vCD.vA=vB<vC

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖所示,I、Ⅱ是豎直平面內(nèi)兩個(gè)相同的半圓形光滑絕緣軌道,K為軌道最低點(diǎn).軌道I處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,軌道II處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.兩個(gè)完全相同的帶正電小球a、b從靜止開(kāi)始下滑至第一次到達(dá)最低點(diǎn)k的過(guò)程,則此過(guò)程帶電小球a、b相比( 。
A.球a所需時(shí)間較長(zhǎng)
B.球b機(jī)械能損失較多
C.在K處球a速度較大
D.在K處球b對(duì)軌道壓力較大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

1998年6月2日,我國(guó)科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空,用于探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)和暗物質(zhì),所謂反物質(zhì)的原子(反原子)是由帶負(fù)電的反原子核和核外的正電子組成,反原子核由反質(zhì)子和反中子組成.與
11
H、
10
n、
1-1
e等物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的
1-1
H、
10
n、
01
e等稱(chēng)為反粒子.由于反粒子具有相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電荷,故可用下述方法探測(cè).如圖所示,設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同,且氫原子核(
11
H)在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x0恰為其軌跡半徑的一半,試預(yù)言反氫核(
1-1
H)和反氦核(
4-2
He)的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1和x2.如果預(yù)言正確,那么當(dāng)人們觀測(cè)到上述這樣的軌跡,就證明已經(jīng)探測(cè)到了反氫和反氦的核.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖,在陰極射線管正下方平行放置一根通有足夠強(qiáng)直流電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線,且導(dǎo)線中電流方向水平向右,則陰極射線將會(huì)( 。
A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D.向紙外偏轉(zhuǎn)

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同步練習(xí)冊(cè)答案