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如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C...

如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通.两板间距离为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C点正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C点进入磁场,并以最短的时间从C点射出.已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回.求:
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子从A点出发至重新回到A点射出所经历的时间.

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(1)根据动能定理与几何关系,即可求解; (2)根据牛顿第二定律与运动学公式,及圆周运动的周期公式,即可求解. 【解析】 (1)带电粒子从C孔进入,与筒壁碰撞2次再从C孔射出经历的时间为最短. 由 qE=mv2    粒子由C孔进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动的速率为 v= 由     r=     即Rcot30°=   得     B=   (2)粒子从A→C的加速度为 a=  由 d=at12,粒子从A→C的时间为 t1==d 粒子在磁场中运动的时间为 t2=T=  将(1)求得的B值代入, 得         t2=πR  解得       t=2t1+t2=2d+πR=(2d+πR) 答:(1)筒内磁场的磁感应强度大小B=; (2)带电粒子从A点出发至重新回到A点射出所经历的时间为(2d+πR).
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考点分析:
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如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示.
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A.电压表(0~5V,内阻约为10kΩ)
B.电压表(0~10V,内阻约为20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻约为1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约为0.4Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.学生电源(直流6V),还有电键、导线若干
(1)实验中所用电压表应选用______,电流表应选用______表示).
(2)实验时要求尽量减小实验误差,测量电压从零开始多取几组数据,请将下图中实物连接成满足实验要求的测量电路.manfen5.com 满分网
(3)某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图所示),若用电动势为3V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是______W.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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