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空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场其方向随时间作周期性变化,磁感应强度B随时间t变...

空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场其方向随时间作周期性变化,磁感应强度B随时间t变化的图线如图(甲)所示.规定B>0时,磁场方向垂直纸面向外.现在磁场区域中建立一与磁场方向垂直的平面直角坐标系xoy,如图(乙)所示.一电量q=5π×10-7C质量m=5×10-10kg的带正电粒子,位于原点O处,在t=0时刻以初速度v=πm/s沿x轴正方向开始运动,不计重力作用,不计磁场变化可能产生的一切其他影响.试求:
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(1)带电粒子的运动半径;
(2)带电粒子从O点运动到P(4,4)点的最短时间;
(3)要使带电粒子过图中的P点,则磁场的变化周期T为多少?
(1)粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律可求出粒子运动轨迹的半径. (2)由带电粒子在匀强磁场中的周期公式可求出粒子的运动周期,通过题意找出磁场的变化周期和粒子的运动周期的关系,结合几何图形,可求出粒子到达P点的最短时间. (3)结合第二问的分析,考虑到带电粒子从O到P运动中可完成的周期的重复性,列式求解即可. 【解析】 (1)设粒子运动半径为R,则有   得:=0.01m (2)设点电粒子的运动周期为T粒,则:  若磁场的变化周期T的恰好为带电粒子运动周期T粒的,即它的轨迹为4个圆相连接,它的运动轨迹如图所示,此种情况带点粒子从O点运动到P点所用的时间最短,设为t,则: t=T粒=0.02s (3)要使带电粒子经过P点,则磁场变化的周期T和带电粒子在磁场中的运动周期T粒之间应满足的关系为:   即:T=0.04×(n+)s          n=0,1,2,3… 答:(1)带电粒子的运动半径为0.01m; (2)带电粒子从O点运动到P(4,4)点的最短时间为0.02s (3)要使带电粒子过图中的P点,则磁场的变化周期T为0.04×(n+)s   n=0,1,2,3…
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考点分析:
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manfen5.com 满分网如图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在x轴上距坐标原点L=manfen5.com 满分网m的P处为离子的入射口,在y轴上上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=4×104m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=manfen5.com 满分网m的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不计重力.
(1)求上述粒子的比荷manfen5.com 满分网
(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加上这个匀强电场;
(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形.
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如图所示,在光滑的水平地面上,有一质量为mA=2.0kg的长木板,以v=14m/s的速度向右运动.若再在A板右端轻放一个带正电荷电荷量为0.20C、质量为0.10kg的物块B,A、B处在B=0.50T的匀强磁场中,A、B间动摩擦因数为μ,相互绝缘,A板足够长,g取10m/s2.试求:
(1)B物块的最大速度;
(2)A板的最小速度;
(3)此过程中A、B系统增加的总内能.

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(1)粒子进入磁场时的动能
(2)从谱线位置可知圆周运动的半径为r,算出粒子的质量m.

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如图所示,跟水平面成37°角且连接电源的光滑金属框架宽为20cm,一根重为G的金属棒ab水平放在金属框架,磁感应强度B=0.6T,方向垂直斜面向上,当通过金属棒的电流为5A时,它刚好处于静止状态,试求:
(1)金属棒的重力G的大小
(2)电流方向?

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从下列实验器材中选出适当的器材,设计实验电路来测量两个电压表的内阻,要求方法简捷,操作方便,可进行多次测量并有尽可能高的测量精度.
A.待测电压表V1,量程0~3V,内电阻约20kΩ~40kΩ
B.待测电压表V2,量程0~6V,内电阻约40kΩ~80kΩ
C.电阻箱R1,阻值范围0~99999.9Ω
D.电阻箱R2,阻值范围0~99.99Ω
E.滑动变阻器R3,阻值范围0~250Ω,额定电流2.5A
F.滑动变阻器R4,阻值0~20Ω,额定电流2A
G.电池组,电动势为6V,内电阻为0.5Ω
H.单刀开关若干和导线若干
(1)请设计一个测量电路,并在下面的方框中画出电路图.
(2)实验器材选择除A、B、G、H外,电阻箱应选用:    ,滑动变阻器应选用:    (用器材前的字母表示).
(3)写出需要测量的物理量;给出manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网的表达式.(不要求写出推导过程)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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