分析 (1)由法拉第電磁感應定律可求得閉合電路的電動勢,由閉合電路的歐姆定律可求得電路中的電流,則可求得電阻兩端的電壓,由電容器的連接可求得電容器的電壓;
(2)帶電粒子在電容器中做勻加速直線運動,由動能定理可求得粒子射入磁場時的速度;
(3)粒子進入磁場后做勻速圓周運動,由洛侖茲力充當向心力可求得粒子轉動半徑;由幾何關系可求得粒子的偏向角,然后結合$\frac{t}{T}=\frac{θ}{2π}$即可求出時間.
解答 解:(1)根據法拉第電磁感應定律,閉合電路的電動勢為E=$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{△BS}{△t}$=Sk;
根據閉合電路的歐姆定律,閉合電路的電流為I=$\frac{E}{2R}$=$\frac{Sk}{2R}$
電阻獲得的電壓U2=IR=$\frac{1}{2}$Sk
因電容器與電阻是并聯(lián)的,故電容器獲得的電壓U=U2=$\frac{1}{2}$Sk;
(2)帶電粒子在電容器中受到電場力作用而做勻加速直線運動,根據動能定理,有:
qU=$\frac{1}{2}$mv2
得到帶電粒子從小孔P射入勻強磁場時的速度為v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$=$\sqrt{\frac{qSk}{m}}$;
(3)帶電粒子進入圓形勻強磁場后,洛倫茲力提供其做勻速圓周運動的向心力,有:Bqv=m$\frac{{v}^{2}}{R′}$
得帶電粒子在圓形勻強磁場運動的半徑為R′=$\frac{mv}{Bq}$=$\frac{1}{B}\sqrt{\frac{mSk}{q}}$
又圓形磁場的半徑r=$\frac{1}{B}\sqrt{\frac{mSk}{q}}$,即R′=r
根據左手定則,帶電粒子在圓形磁場向右轉過$\frac{1}{4}$的圓周(如右圖所示),故它離開磁場時的偏轉角為90°.
粒子在磁場中運動的周期:$\left.\begin{array}{l}{T=\frac{2π{R}_{1}}{v}=\frac{2πm}{qB}}\end{array}\right.$
所以,粒子在磁場中運動的時間:$\left.\begin{array}{l}{t=\frac{1}{4}T=\frac{πm}{2qB}}\end{array}\right.$
答:(1)電容器獲得的電壓是$\frac{1}{2}$Sk;
(2)帶電粒子從小孔P射入勻強磁場時的速度是$\sqrt{\frac{qSk}{m}}$;
(3)帶電粒子在圓形磁場運動時的軌道半徑是r,在磁場運動時的時間是$\frac{πm}{qB}$.
點評 帶電粒子在電磁場中的運動,要注意靈活選擇物理規(guī)律,電場中一般由動能定理或類平拋的規(guī)律求解,而磁場中粒子做圓周運動,應由向心力公式及幾何關系求解.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 一定是6個 | B. | 可能是4個 | C. | 可能是5個 | D. | 可能是6個 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 擴散現(xiàn)象表明分子在做永不停息的無規(guī)則熱運動 | |
B. | 熱機中,燃氣的內能不可能全部變?yōu)闄C械能,效率到達百分之百 | |
C. | 氣體吸收熱量,內能可能減少 | |
D. | 第一類永動機不可能制造的原因是不符合熱力學第二定律 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 當用藍色光照射某金屬表面時有電子逸出,則改用綠光照射也一定會有電子逸出 | |
B. | 處于n=3能級狀態(tài)的大量氫原子自發(fā)躍遷時,能發(fā)出3種頻率的光子 | |
C. | 比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定 | |
D. | 在${\;}_{7}^{14}$N+${\;}_{2}^{4}$He→${\;}_{8}^{17}$O+X核反應中,X是質子,這個反應過程叫α衰變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 以勻加速運動的火車為參考系,牛頓運動定律并不成立,這樣的參考系是非慣性的 | |
B. | 經典力學認為,對同一過程的時間的測量,在不同參考系中是不同的 | |
C. | 經典力學適用于微觀粒子的高速運動 | |
D. | 量子力學能夠很好地描述微觀粒子的運動規(guī)律 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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