【題目】用磁場(chǎng)可以約束帶電離子的軌跡,如圖所示,寬d=2cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的橫向范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里,B1T,F(xiàn)有一束帶正電的粒子從O點(diǎn)以v2×106 m/s的速度沿紙面垂直邊界進(jìn)入磁場(chǎng)。粒子的電荷量q1.6×1019C,質(zhì)量m3.2×1027kg。求:

(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和運(yùn)動(dòng)時(shí)間t是多大?

(2)粒子保持原有速度,又不從磁場(chǎng)上邊界射出,則磁感應(yīng)強(qiáng)度最小為多大?

【答案】1r4×10-2 m;(2B =2 T

【解析】【試題分析】(1)根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中,由洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng),結(jié)合牛頓第二定律與幾何關(guān)系,即可求解.(2)根據(jù)粒子不從磁場(chǎng)上邊界出射,其軌跡與上邊界相切,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡圖,根據(jù)半徑公式,即可求解.

(1)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如圖:

即:

解得:R4×10-2 m ②

設(shè)粒子在磁場(chǎng)里運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為θ,則:

解得:

所以帶電離子在磁場(chǎng)里的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:

(2)粒子不從磁場(chǎng)上邊界出射,其軌跡與上邊界相切,如圖:

設(shè)最大半徑為Rm,磁感應(yīng)強(qiáng)度最小為Bm,則:Rm=d

得:

解得:Bm=2 T

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是__________.

A.必須稱(chēng)出小球的質(zhì)量

B.斜槽軌道必須是光滑的

C.斜槽軌道末端必須是水平的

D.應(yīng)該使小球每次從斜槽上相同位置從靜止開(kāi)始滑下

2)如圖,某同學(xué)在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)L=5.00cm,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示, ,該同學(xué)利用所學(xué)的知識(shí)判斷出a點(diǎn)不是本次平拋運(yùn)動(dòng)的拋出點(diǎn),取a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平方向?yàn)?/span>x軸建立如圖所示的直角坐標(biāo)系,則拋出點(diǎn)坐標(biāo)為______________。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,地面上空有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),將一帶電小球從電場(chǎng)中的A點(diǎn)以某一初速度射出,小球恰好能沿與水平方向成角的虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是(

A.小球帶正電荷

B.小球受到的電場(chǎng)力與重力大小之比為

C.小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中電勢(shì)能增加

D.小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功等于其動(dòng)能的變化量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,輕繩AC與水平面夾角α=30°,BC與水平面夾角β=60°,若AC、BC能承受的最大拉力不能超過(guò)50N,那么重物G最重不能超過(guò)多少?(設(shè)懸掛重物G的繩CD強(qiáng)度足夠大)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,水平傳送帶AB兩端相距x=8m,以v0=4m/s的速度(始終保持不變)順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn),今將一小煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無(wú)初速度地輕放至A端,已知煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,取重力加速度大小g=10m/s2,求:

(1)煤塊到A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間;

(2)若煤塊速度達(dá)到4m/s時(shí),傳送帶突然以加速度a0=4m/s2做勻減速運(yùn)動(dòng),則煤塊減速過(guò)程中在傳送帶上留下的劃痕為多少m?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一根長(zhǎng)L=100 cm、一端封閉的細(xì)玻璃管開(kāi)口向上豎直放置,管內(nèi)用h=25 cm長(zhǎng)的水銀柱封閉了一段長(zhǎng)L1=30 cm的空氣柱。已知大氣壓強(qiáng)為p0=75 cmHg,若環(huán)境溫度不變,求:

①若將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平并開(kāi)口向右,求穩(wěn)定后的氣柱長(zhǎng)度;

②將玻璃管放于水平桌面上并讓其以加速度a=2g (g為重力加速度)向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)圖乙),求穩(wěn)定后的氣柱長(zhǎng)度。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為洗衣機(jī)脫水筒.在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣機(jī)脫水筒內(nèi)壁上有一件濕衣服與圓筒一起運(yùn)動(dòng),衣服相對(duì)于圓筒壁靜止,則(  )

A. 衣服受重力、彈力、壓力、摩擦力、向心力五個(gè)力作用

B. 洗衣機(jī)脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)得越快,衣服與筒壁間的彈力就越小

C. 衣服上的水滴與衣服間的附著力不足以提供所需要的向心力時(shí),水滴做離心運(yùn)動(dòng)

D. 衣服上的水滴與衣服間的附著力大于所需的向心力時(shí),水滴做離心運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為形金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中,形框的水平細(xì)桿長(zhǎng).處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一匝數(shù)匝、面積的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與兩水銀槽相連,線圈處于與線圈平面垂直的、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。時(shí)閉合開(kāi)關(guān),瞬時(shí)細(xì)框跳起(細(xì)框跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力),跳起的最大高度,不計(jì)空氣阻力,取。下列說(shuō)法正確的是( )

A. 0—0.10s內(nèi)線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3V

B. 開(kāi)關(guān)K閉合瞬間,CD間的電流方向向CD

C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向豎直向上

D. 開(kāi)關(guān)K閉合瞬間,通過(guò)細(xì)桿CD的電荷量為0.03C

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】LED光源應(yīng)用越來(lái)越廣泛,高折射率材料對(duì)提高LED的性能有很好作用。如圖所示,現(xiàn)有一用高折射率材料制成的半球體,右側(cè)豎直面鍍銀,光源S就在其對(duì)稱(chēng)軸上。從光源S發(fā)出的一束光射到球面上的P點(diǎn),其中一部分光經(jīng)球面反射后恰能豎直向上傳播,另一部分光折射入半球體內(nèi),經(jīng)右側(cè)鍍銀面第一次反射恰能沿原路返回,若球半徑R=2cm,材料折射率n=,真空中光速為c=3.0×108m/s。求:

Ⅰ.光射到球面上P點(diǎn)時(shí)的入射角θ1;

Ⅱ.該光束從進(jìn)入球面到第一次傳到鍍銀面的時(shí)間t。

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