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重力不计的带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,由静止开始,经加速电场加速后,垂直...

重力不计的带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,由静止开始,经加速电场加速后,垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动,圆心为O,半径为r.可将带电粒子的运动等效为一环形电流,环的半径等于粒子的轨道半径(若粒子电荷量为q,周期为T,则等效环形电流的电流大小为I=q/T).
(1)求粒子在磁场中做圆周运动的线速度和等效环形电流的电流大小;
(2)在O点置一固定点电荷A,取适当的加速电压,使粒子仍可绕O做半径为r的圆周运动.现使磁场反向,但保持磁感应强度B的大小不变,改变加速电压,使粒子仍能绕O做半径为r的圆周运动,两次所形成的等效电流之差的绝对值为△I.假设两次做圆周运动的线速度分别为V1、V2,试用m、q、r、B、V1(或V2)写出两次粒子所受库仑力的表达式,确定A所带电荷的电性,并用m、q、B写出△I的表达式.
(1)带电粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式列式,求出带电粒子运动的速率,由v=求出周期,即可由I=求得等效电流I. (2)因粒子带正电,要在O点置一固定点电荷A,使粒子仍可绕O做半径为r的圆周运动,电荷A应为负电荷.根据电场力与洛伦兹力的合力提供向心力,并结合等效电流的表达式列式,即可求得△I的表达式. 【解析】 (1)粒子在磁场中匀速圆周运动,有 得: 又   可得 所以   (2)电荷A应为负电荷.否则不可能两次均绕A做圆周运动. 若库仑力F和磁场力同向, 则得 若库仑力F和磁场力反向, 则得 又    则得△I=I1-I2 由以上可解得: 答: (1)粒子在磁场中做圆周运动的线速度为,等效环形电流的电流大小为; (2)A所带正电荷,△I的表达式为.
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考点分析:
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(1)由实验1、3得出的结论是______
(2)由实验2、4得出的结论是______
(3)由实验1、2、3、4得出的结论是______
实验序号磁场方向磁铁运动情况指针偏转情况
1向下插入右偏
2向下拔出左偏
3向上插入左偏
4向上拔出右偏


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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