(22分) 如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系O點(diǎn)處有一粒子源,該粒子源可向x ³ 0的范圍內(nèi)發(fā)射比荷C/kg的帶正電粒子,粒子速度范圍為(c為真空中的光速),在0£x< 1m的I區(qū)域存在垂直于坐標(biāo)平面向外、磁感強(qiáng)度B1=1T的勻強(qiáng)磁場,在1m£x£3 m的II區(qū)域存在垂直坐標(biāo)平面向里、磁感強(qiáng)度B2 = 0.5T的勻強(qiáng)磁場,不計(jì)粒子重力。

(1) 速度多大的粒子不可能進(jìn)入II區(qū)域? 并指出這些粒子在y軸上射出的范圍。
(2) 對(duì)能從(1m,0)點(diǎn)進(jìn)入II區(qū)域的粒子,它在O點(diǎn)發(fā)射速度的方向(用與x軸正向夾角q表示)與其大小滿足的什么關(guān)系? 在O點(diǎn)發(fā)射的什么方向范圍內(nèi)的粒子才有可能經(jīng)過(1m,0)點(diǎn)?
(3) 對(duì)在O點(diǎn)與+y方向成45°角入射的粒子,在答題卡的圖上用圓規(guī)和直尺作出它們在x=3m邊界上射出的范圍,并在各射出點(diǎn)標(biāo)出速度矢量(要求你畫的圖能表明各速度的矢量長短關(guān)系及方向關(guān)系)。
(圖中要留下清晰的作圖痕跡,使閱卷者能看得清你的作圖過程,不要求寫出作圖依據(jù)和作圖過程) 
(1)速度之間的粒子不可能進(jìn)入II區(qū)域;這些粒子在y軸上-1m <y < 0 范圍內(nèi)射出.  
(2)O點(diǎn)30°到90°范圍內(nèi)發(fā)射的粒子才有可能經(jīng)過(1m,0)點(diǎn)。(3)見解析。

試題分析:(1) 射入I區(qū)域的粒子:                
半徑r <0.5m的粒子不可能進(jìn)入II區(qū)域。       
解得 v < 0.5´108 m/s =                      
所以速度之間的粒子不可能進(jìn)入II區(qū)域.  
這些粒子在y軸上-1m <y < 0 范圍內(nèi)射出.       

(2) 經(jīng)過(1m ,0)點(diǎn)的粒子軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系
得     
得        
當(dāng)時(shí),      
當(dāng)時(shí),         
所以O(shè)點(diǎn)30°到90°范圍內(nèi)發(fā)射的粒子才有可能經(jīng)過(1m,0)點(diǎn)。         
(3)
圖示說明:O1、O2分別為最高和最低出射點(diǎn)時(shí)相對(duì)應(yīng)粒子在I區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心;P、Q分別為最高和最低出射點(diǎn)時(shí)相對(duì)應(yīng)粒子出I區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)的點(diǎn);CD為∠OCA的角平分線,O2Q與MN垂直。
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:問答題

如圖(甲)所示,兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近,上面分別開有小孔 OO',水平放置的平行金屬導(dǎo)軌P、Q與金屬板C、D接觸良好,且導(dǎo)軌垂直放在磁感強(qiáng)度為B1=10T的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)軌間距L=0.50m,金屬棒AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖(乙),若規(guī)定向右運(yùn)動(dòng)速度方向?yàn)檎较颍畯?i>t=0時(shí)刻開始,由C板小孔O處連續(xù)不斷地以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為m=3.2×10 -21kg、電量q="1.6×10" -19C的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小,可視為零).在D板外側(cè)有以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場B2=10T,MND相距d=10cm,B1B2方向如圖所示(粒子重力及其相互作用不計(jì)),求   
 
小題1:0到4.Os內(nèi)哪些時(shí)刻從O處飄入的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?
小題2:粒子從邊界MN射出來的位置之間最大的距離為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在一絕緣、粗糙且足夠長的水平管道中有一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電球體,管道半徑略大于球體半徑.整個(gè)管道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與管道垂直.現(xiàn)給帶電球體一個(gè)水平速度v0,則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,帶電球體克服摩擦力所做的功不可能為( 。
A.0B.
1
2
m(
mg
qB
)
2
C.
1
2
mv02
D.
1
2
m[v02-(
mg
qB
)
2
]

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,當(dāng)一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))沿箭頭方向穿過該區(qū)域時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的實(shí)線所示,則該區(qū)域內(nèi)的磁場方向可能是( 。
A.平行紙面向右B.平行紙面向下
C.垂直紙面向里D.垂直紙面向外

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,q1、q2為兩帶電粒子,其中q1帶正電,q2帶負(fù)電.某時(shí)刻,它們以相同的速度垂直進(jìn)入同一磁場,此時(shí)所受洛倫茲力分別為F1、F2.則( 。
A.F1、F2的方向均向左
B.F1、F2的方向均向右
C.F1的方向向右,F(xiàn)2的方向向左
D.F1的方向向左,F(xiàn)2的方向向右

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

(4分)(2011?海南)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,圖中的正方形為其邊界.一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射.這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質(zhì)量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不計(jì)重力.下列說法正確的是(          )
A.入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同
B.入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同
C.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子,其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同
D.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的粒子,其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(10分)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場,其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)A(0,L)。一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從A點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的B點(diǎn)射出磁場,射出B點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向的夾角為60°。求:

(1)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(3)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖所示,有一半徑為r的圓形有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里,其周圍對(duì)稱放置帶有中心孔a、b、c的三個(gè)相同的平行板電容器,三個(gè)電容器兩板間距離均為d,接有相同的電壓U,在D處有一靜止的電子,質(zhì)量為m,電荷量為e,釋放后從a孔射入勻強(qiáng)磁場中,并先后穿過b、c孔再從a孔穿出回到D處,求:?

(1)電子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;?
(3)電子從D出發(fā)到第一次回到D處所用的時(shí)間t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,在正方形abcd范圍內(nèi),有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩個(gè)電子以不同的速率,從a點(diǎn)沿ab方向垂直磁場方向射入磁場,其中甲電子從c點(diǎn)射出,乙電子從d點(diǎn)射出。不計(jì)重力,則甲、乙電子(    )
A.速率之比2:1
B.在磁場中運(yùn)行的周期之比1:2
C.在正方形磁場中運(yùn)行的時(shí)間之比1:2
D.速度偏轉(zhuǎn)角之比為1:2

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