分析 (1)α粒子向上射入磁場偏轉(zhuǎn)90°后射出,后來又從O點返回磁場再偏轉(zhuǎn)90°,最后向上射出磁場.根據(jù)時間與周期的關(guān)系,求出總時間.
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出回路中的電流I,由歐姆定律求出兩板間的電壓,然后應(yīng)用動能定理求解α粒子從放射源飛出速度的大小v0.
(3)由牛頓第二定律求出粒子圓周運動的半徑r,根據(jù)幾何知識得出半圓形磁場區(qū)域的半徑.
解答 解:(1)由題意可知,“粒子向上射入磁場偏轉(zhuǎn)900后射出,后來又從O點返回磁場再偏轉(zhuǎn)900,
最后向上射出磁場,粒子在磁場中的運動時間:t=$\frac{1}{4}$T×2
粒子在磁場中做圓周運動的周期:T=$\frac{2πm}{qB}$,
解得:t=$\frac{πm}{qB}$;
(2)由閉合電路的歐姆定律,回路中的電流為:I=$\frac{E}{{r}_{0}+{R}_{0}}$=$\frac{E}{3{r}_{0}}$,
兩極板間的電壓為:U=I$\frac{{R}_{0}}{2}$=$\frac{E}{3}$,
對α粒子,在加速電場中應(yīng)用動能定理得:-qU=0-$\frac{1}{2}$mv02,
解得:v0=$\sqrt{\frac{2qE}{3m}}$;
(3)α粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:qv0B=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,
由題意可知:R=$\sqrt{{r}^{2}+{r}^{2}}$,
解得:R=$\frac{2}{B}$$\sqrt{\frac{mE}{3q}}$;
答:(1)當(dāng)觸頭位于滑動變阻器的中央位置時,每個α粒子在磁場中運動的總時間t為$\frac{πm}{qB}$;
(2)α粒子的速度v0的大小為$\sqrt{\frac{2qE}{3m}}$;
(3)該半圓形磁場區(qū)域的半徑R為$\frac{2}{B}$$\sqrt{\frac{mE}{3q}}$.
點評 本題是磁場、電場、電路知識的綜合,考查分析和解決較為復(fù)雜的物理問題的能力.要注意磁場的半徑與軌跡半徑不是一回事.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | T變大,f變大 | B. | T變小,f變大 | C. | T變大,f不變 | D. | T變小,f變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | $\frac{v}{2}$ | B. | -v | C. | -$\frac{v}{3}$ | D. | $\frac{v}{6}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | a繩中張力最大 | B. | c繩中張力最大 | ||
C. | 三條繩中張力一樣大 | D. | 三次中手向上的拉力,拉c繩時最大 |
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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:選擇題
A. | 一定不相等 | B. | 不相等 | ||
C. | 有時相等,有時不相等 | D. | 相等 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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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:選擇題
A. | 電荷在等勢面上移動時不受電場力的作用 | |
B. | 等勢面上各點的場強大小相等 | |
C. | 等勢面一定跟電場線垂直 | |
D. | 兩個等勢面可以相交 |
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