(2010·天津市高三十校聯(lián)考)如圖所示，在空間中固定放置一絕緣材料制成的邊長為L的剛性等邊三角形框架△DEF，DE邊上S點處有一發(fā)射帶正電的粒子源，發(fā)射粒子的方向皆在圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下．發(fā)射的電荷量皆為q，質(zhì)量皆為m，但速度v有各種不同的值．整個空間充滿磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直截面向里的均勻磁場．設(shè)粒子與△DEF邊框碰撞時沒有能量損失和電荷量傳遞．求：

(1)帶電粒子速度的大小為v時，做勻速圓周運動的半徑；
(2)帶電粒子速度v的大小滿足什么條件時，可使S點發(fā)出的粒子最終又垂直于DE邊回到S點？
(3)這些粒子中，回到S點所用的最短時間是多少？
　(1)　(2)　(n＝0,1,2,3，…)　(3)
　(1)帶電粒子從S點垂直于DE邊以速度v射出后，做勻速圓周運動，其圓心一定位于DE邊上，其半徑R可由qvB＝求得，R＝①
(2)要求此粒子每次與△DEF的三條邊碰撞時都與邊垂直，且能回到S點，則R和v應(yīng)滿足以下條件：
＝＝(2n－1)R　(n＝1,2,3，…)②
由①②得v＝　(n＝1,2,3，…)③
(3)這些粒子在磁場中做圓周運動的周期為
T＝將①式代入，得T＝④

可見在B及給定時T與v無關(guān)．粒子從S點出發(fā)最后回到S點的過程中，與△DEF的邊碰撞次數(shù)越少，所經(jīng)歷的時間就越短，所以應(yīng)取n＝1，由圖可看出該粒子的軌跡包括3個半圓和3個圓心角為300°的圓弧，故最短時間為
t＝3×＋3×＝4T＝⑤
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，重力不計，質(zhì)量為m，帶正電且電荷量為q的粒子，在a點以某一初速度v0水平射入一個磁場區(qū)域沿曲線abcd運動，ab、bc、cd都是半徑為R的圓弧，粒子在每段圓弧上的運動時間都是t，如果把由紙面穿出的磁場方向定為正值，則磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感應(yīng)強度B隨x變化關(guān)系圖象應(yīng)為下圖所示的哪一個(　　)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，一束電子以不同的速率沿圖示方向飛入橫截面是正方形的勻強磁場，則電子
   
A．速率越小，在磁場中運動時間越長
B．在磁場中運動時間越長，其軌跡弧線越長
C．在磁場中運動的軌跡線所對應(yīng)的圓心角最大是π
D．在磁場中運動時間相同的電子，其軌跡線一定重合

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示圓區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強磁場，一束質(zhì)量和帶電量都相同的帶電粒子，以不相等的速率，沿著相同的方向，對準(zhǔn)圓心Ｏ射入勻強磁場中，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運動時間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則下列說法中正確的是 (      )
A．速率較大的粒子運動通過磁場后偏轉(zhuǎn)角一定越大
B．速率較大的粒子運動半徑一定大，周期也一定大
C．運動時間較長的，在磁場中通過的路程較長
D．運動時間較長的，在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度一定大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將(　　)
A．豎直向下沿直線射向地面
B．相對于預(yù)定地點，稍向東偏
C．相地于預(yù)定地點，稍向西偏
D．相地于預(yù)定地點，稍向北偏

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在真空中一個光滑的絕緣的水平面上，有直徑相同的兩個金屬球A、C．質(zhì)量mA="0.01" kg，mC="0.005" kg．靜止在磁感應(yīng)強度B="0.5" T的勻強磁場中的C球帶正電，電量qC=1×10-2 C．在磁場外的不帶電的A球以速度v0="20" m/s進入磁場中與C球發(fā)生正碰后， C球?qū)λ矫鎵毫η『脼榱悖O(shè)向右為正，則碰后A球的速度為（    ）

A．10 m/s      
B．5 m/s
C．15 m/s     
D．－20 m/s

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖，光滑的圓槽固定不動，處于水平向里的勻強磁場中，一帶正電小球從與圓心等高處由靜止沿圓槽下滑，到達最低點。已知小球質(zhì)量m=0.1g，電量q=1.0×10-6C 圓槽半徑 R=1.25m，磁感應(yīng)強度B=2×102T(g=10m/s2)
求:

小題1:小球運動到最低點時的速度大��？
小題2:小球在最低點圓槽對小球的支持力？ 

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強磁場，P為磁場邊界上的一點。有無數(shù)帶有同樣電荷、具有同樣質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個方向以相同的速率通過P點進入磁場。這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上，這段圓弧的弧長是圓周長的1/3。將磁感應(yīng)強度的大小從原來的B1變?yōu)?i>B2，結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)樵瓉淼囊话�，則B2/B1等于
A．B．C．2D．3

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

洛侖茲力是磁場對運動電荷的作用力，洛倫茲力的大小的計算公式:
F="qvB" sinθ，其中θ是　　　　　_____________的夾角.若磁場對運動電荷的作用力大小為f=qvB,則電荷的運動方向與磁場方向應(yīng)　　　　　_________．f的方向可用
　　　　　定則來判定．當(dāng)電荷的速度方向與磁場方向互相平行時，洛倫茲力大小
等于      ．當(dāng)帶電粒子垂直進入勻強磁場，只受洛倫茲力作用時，粒子將做
         ______運動，運動半徑為         ，運動周期為         

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