分析 (1)根據(jù)動能定理求解電子經(jīng)過電壓為U的加速電場后,離開電場時的速度大小.電子在磁場中由洛倫茲力提供向心力而做圓周運動,由左手定則判斷磁感應(yīng)強度的方向,電子射出磁場后做勻速直線運動,由幾何關(guān)系可得電子射出磁場是的偏向角,由牛頓第二定律結(jié)合幾何關(guān)系可得勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大。
(2)根據(jù)粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角與粒子做圓周運動的周期公式可以求出粒子的運動時間.
解答 解:(1)電子在磁場中沿圓弧ab運動,如圖所示,圓心為C點,半徑設(shè)為R,
電子進入磁場時的速度為v,m、e分別表示電子的質(zhì)量和電量,由動能定理得:
eU=$\frac{1}{2}$mv2-0,
解得:v=$\sqrt{\frac{2eU}{m}}$,
由圖可知電子向上偏轉(zhuǎn),由左手定則可知,磁場方向應(yīng)垂直紙面向外,電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:
evB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,
由幾何知識得:tan$\frac{θ}{2}$=$\frac{r}{R}$,
解得:B=$\frac{1}{r}$$\sqrt{\frac{2mU}{e}}$tan$\frac{θ}{2}$;
(2)電子在磁場中做圓周運動的周期:T=$\frac{2πm}{eB}$=$\frac{2πr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$,
電子在磁場中的運動時間:t=$\frac{θ}{2π}$T=$\frac{θr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$;
答:(1)磁場的磁感應(yīng)強度B大小為:$\frac{1}{r}$$\sqrt{\frac{2mU}{e}}$tan$\frac{θ}{2}$,方向:垂直于紙面向外;
(2)電子在磁場中的運動時間為:$\frac{θr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$.
點評 本題考查了電子在磁場中的運動,分析清楚電子運動過程、作出電子運動軌跡是解題的關(guān)鍵,應(yīng)用動能定理與牛頓第二定律可以解題,解題時注意幾何知識的應(yīng)用.
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
F/N | 0.10 | 0.18 | 0.26 | 0.30 | 0.40 |
a/(m•s-2) | 0.08 | 0.22 | 0.37 | 0.59 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 加速電壓越大則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越小 | |
B. | 扇形磁場的磁場越強則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越大 | |
C. | 若真空泵未能將磁場區(qū)域的空氣吸光,則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越來越小 | |
D. | 氕氘氚同位素中氕的轉(zhuǎn)動半徑最大 |
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