【題目】如圖所示,在某空間存在一面積足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,在該區(qū)域中心有一半徑為R的圓,O為圓心,園內(nèi)的磁場垂直紙面向里,圓外的磁場垂直紙面向外,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。如果在P點(diǎn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子沿半徑方向射入,它在磁場中做圓周運(yùn)動的軌跡半徑也為R,求:

(1)帶電粒子的初速度大;

(2)帶電粒子回到P點(diǎn)所需的時間。

【答案】(1) (2)

【解析】試題分析:根據(jù)洛倫茲力提供向心力,即可求出帶電粒子的初速度大;畫出粒子運(yùn)動軌跡,結(jié)合粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期,即可求出帶電粒子回到P點(diǎn)所需的時間。

(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式可得:

解得:

(2)因?yàn)榱W釉诖艌鲋凶鰣A周運(yùn)動的軌跡半徑也為R,所以它在圓形區(qū)域內(nèi)的軌跡是四分之一圓弧,如圖所示,是圓的一部分;離開圓形區(qū)域后,所受洛倫茲力方向相反,以為圓心做圓周運(yùn)動,經(jīng)過四分之三弧長后又進(jìn)入圓形區(qū)域……,這樣依次以為圓心做部分圓周運(yùn)動后又回到P點(diǎn)。

粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期為:,

所以帶電粒子回到P點(diǎn)所需的時間為:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】剎車距離(即圖中“減速過程”所經(jīng)過的位移),是評價汽車安全性能的一個重要指標(biāo).某型號汽車在一段馬路上的測試結(jié)果是:當(dāng)汽車以15m/s速度勻速行駛時,從開始剎車到汽車停下的距離是10m.

(1)求測試汽車減速時的加速度為多大?

(2)假設(shè)一般人的剎車反應(yīng)時間(即圖中“反應(yīng)過程”所用時間)t0=0.5s.若在測試車前方擺放一固定障礙物,那么測試司機(jī)至少應(yīng)在多遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)目標(biāo),才不至于出現(xiàn)安全事故?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2017129日新浪網(wǎng)報道,為了預(yù)防太空垃圾的撞擊,國際空間站安裝了太空碎片傳感器(簡稱SDS)。旨在檢測太空垃圾中較小的、難以追蹤的垃圾所造成的任何撞擊,科學(xué)家擔(dān)心,數(shù)目龐大的太空垃圾威脅各種宇宙探索活動,可能令人類徹底失去地球同步衛(wèi)星軌道,下面關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是

A. 地球同步衛(wèi)星的周期與地球公轉(zhuǎn)的周期相同

B. 若已知地球半徑,結(jié)合地球自轉(zhuǎn)周期與重力加速度,可估算出地球同步衛(wèi)星距地面的高度

C. 神州系列飛船的周期與地球同步衛(wèi)星的周期差不多

D. 若已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑和周期,可計算出它和地球間的萬有引力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩個行星各有一個衛(wèi)星繞其表面運(yùn)行,已知兩個衛(wèi)星的周期之比為1:2,兩行星半徑之比為2:1,則下列選項(xiàng)正確的是()

A. 兩行星密度之比為4:1

B. 兩行星質(zhì)量之比為32:1

C. 兩行星表面處重力加速度之比為16:1

D. 兩衛(wèi)星的速率之比為:1

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】已知地球的半徑為R,地球表面的重力加速度大小為g,萬有引力常量為G,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響.試求:

(1)衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的第一宇宙速度的大小;

(2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動且運(yùn)行周期為T,求衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑r;

(3)由題干所給條件,推導(dǎo)出地球平均密度的表達(dá)式

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量m=50kg的導(dǎo)熱氣缸置于水平地面上,質(zhì)量不計,橫截面積S=0.01m2的活塞通過輕桿與右側(cè)墻壁相連;钊c氣缸間無摩擦且不漏氣,氣體溫度t=27℃,氣缸與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為,求:

(i)緩慢升高氣體溫度,氣缸恰好開始向左運(yùn)動時氣體的壓強(qiáng)p和溫度t;

(ii)保證氣缸靜止不動時溫度的范圍。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m,長度為L的金屬棒MN兩端由等長輕質(zhì)絕緣細(xì)線水平懸掛,棒中通以由M指向N的電流,電流強(qiáng)度的大小為I,金屬棒處于與其垂直的勻強(qiáng)磁場中,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ=30°。下列判斷正確的是

A. 勻強(qiáng)磁場的方向一定是豎直向上

B. 勻強(qiáng)磁場的方向一定是水平向左

C. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為

D. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,小車AB放在光滑水平面上,A端固定一個輕彈簧,B端粘有油泥,AB總質(zhì)量為M,質(zhì)量為m的木塊C放在小車上,用細(xì)繩連接于小車的A端并使彈簧壓縮,開始時ABC都靜止,當(dāng)突然燒斷細(xì)繩時,C被釋放,C離開彈簧向B端沖去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下說法正確的是(   )

A. 彈簧伸長過程中C向右運(yùn)動,同時AB也向右運(yùn)動

B. CB碰前,CAB的速率之比為mM

C. C與油泥粘在一起后,AB立即停止運(yùn)動

D. C與油泥粘在一起后,AB繼續(xù)向右運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的軌道,由一段傾斜的直軌道AB和光滑半圓形軌道BC平滑連接而成 ,AB的傾角為30°,半圓形軌道的半徑R=0.1 m ,直徑BC豎直.質(zhì)量m=1 kg的小物塊從傾斜軌道上距半圓形軌道底部高為h處由靜止開始下滑,經(jīng)B點(diǎn)滑上半圓形軌道.已知物塊與傾斜軌道間的動摩擦因數(shù)為,

g10m/s2,不計小物體在B點(diǎn)處能量的損失.

(1) h=1m,求物塊運(yùn)動到圓軌道最低點(diǎn)B時對軌道的壓力;

(2) 若物塊能到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)C,h的最小值;

(3) 求物塊經(jīng)最高點(diǎn)C時對軌道壓力F隨高度h的變化關(guān)系,并在圖示坐標(biāo)系中作出F-h圖象.

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