满分5 > 高中物理试题 >

扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆,其简化模型如图所示:...

扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆,其简化模型如图所示:Ⅰ、Ⅱ两处宽度均为L的条形匀强磁场区边界竖直,Ⅰ区域磁场垂直纸面向外,Ⅱ区域磁场垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B,两磁场区的间距可以调节.以Ⅰ区域左边界上的O点为坐标原点建立坐标系,y轴与左边界重合,x轴与磁场边界的交点分别为O1、O2和O3.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,平行纸面从O点与y轴的夹角θ=30°射入Ⅰ区域,粒子重力不计.
(1)若粒子恰好从O1射出Ⅰ区域,粒子的速度应为多大?
(2)若粒子从Ⅰ区域右边界射出时速度与x轴的夹角为30°,调节两磁场区的间距,粒子恰好从O3射出Ⅱ区域,则粒子从O射入到从O3射出共经历了多长时间?

manfen5.com 满分网
(1)根据几何关系得出粒子在磁场中运动的半径大小,结合带电粒子在磁场中运动半径公式求出粒子速度的大小. (2)作出带电粒子在磁场中运动的轨迹,根据几何关系得出粒子在磁场中运动的圆心角,以及在无磁场区运动的位移和轨道半径的关系,根据对称性,得出带电粒子在磁场中运动的时间和无磁场区运动的时间,从而求出总时间. 【解析】 (1)粒子从O1射出Ⅰ区域,轨迹如图1. 由几何关系2R1cosθ=L 粒子在磁场中的运动半径公式R1=. 综合上式可得v1=. (2)粒子的运动轨迹如图2所示. 设粒子的运动速度为v2,半径R2= 粒子在磁场中的运动周期T= 由几何关系可得,粒子在Ⅰ区运动的圆心角为90° 即tⅠ= A O1=R2cosθ-R2sinθ 由于粒子Ⅰ、Ⅱ两区域的运动半径相同,要使粒子从O3射出Ⅱ区域,则粒子在Ⅱ区中运动时间与Ⅰ区相同,且粒子必须经过O1 O2的中点B 则tⅡ= 在ⅠⅡ间隔区域运动的时间t2==. 综上所述,粒子从O射入到O3射出共经历的时间为 t=tⅠ+t2+tⅡ=. 答:(1)粒子的速度应为. (2)粒子从O射入到从O3射出共经历时间为.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
如图所示,位于水平面内间距为L的光滑平行导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨所在平面,导轨左端用导线相连,一质量为m、长为L的直导体棒两端放在导轨上,并与之密接.已知导轨单位长度的电阻为r,导线和导体棒的电阻均忽略不计.从 t=0时刻起,导体棒在平行于导轨的拉力作用下,从导轨最左端由静止做加速度为a的匀加速运动,求:
(1)t时刻导体棒中的电流I和此时回路的电功率P;
(2)t时间内拉力做的功.

manfen5.com 满分网 查看答案
2012年11月,我国舰载机在航母上首降成功.设某一载舰机质量为m=2.5×104 kg,速度为v=42m/s,若仅受空气阻力和甲板阻力作用,飞机将在甲板上以a=0.8m/s2的加速度做匀减速运动,着舰过程中航母静止不动.
(1)飞机着舰后,若仅受空气阻力和甲板阻力作用,航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里?
(2)为了让飞机在有限长度的跑道上停下来,甲板上设置了阻拦索让飞机减速,同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况,飞机着舰时并不关闭发动机.图示为飞机勾住阻拦索后某一时刻的情景,此时发动机的推力大小为F=1.2×105 N,减速的加速度a1=20m/s2,此时阻拦索夹角θ=106°,空气阻力和甲板阻力保持不变,求此时阻拦索承受的张力大小?
查看答案
研究性学习小组围绕一个量程为30mA的电流计展开探究.
(1)为测量该电流计的内阻,同学甲设计了如图(a)所示电路.图中电源电动势未知,内阻不计.闭合开关,将电阻箱阻值调到20Ω时,电流计恰好满偏;将电阻箱阻值调到95Ω时,电流计指针指在如图(b)所示位置,则电流计的读数为______mA.由以上数据可得电流计的内阻Rg=______Ω.
manfen5.com 满分网
(2)同学乙将甲设计的电路稍作改变,在电流计两端接上两个表笔,如图(c)所示,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度:闭合开关,将两表笔断开,调节电阻箱,使指针指在“30mA”处,此处刻度应标阻值为______Ω(填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度.则“10mA”处对应表笔间电阻阻值为______Ω.
(3)若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻变大不能忽略,电动势不变,但将两表笔断开,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果与原结果相比将______(填“变大”、“变小”或“不变”).
查看答案
借助计算机,力传感器的挂钩与其它物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来.为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关,某同学在老师的指导下做了一系列实验:将滑块平放在长木板上,用力传感器沿长木板水平拉滑块,改变拉力直到将滑块拉动;再在长木板上铺上毛巾,并在滑块上放上砝码,重复前一个过程,得到的图线分别如图甲、乙所示.
manfen5.com 满分网
(1)由图乙知:在t1~t2这段时间内,滑块的运动状态是______(填“运动”或“静止”),滑块受到的最大静摩擦力为______(填“F1”或“F2”).
(2)结合甲、乙两图,______(填“能”或“不能”)得出最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论.
查看答案
如图所示,半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置,在-R≤y≤R的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子,粒子质量均为m、电荷量均为q、初速度均为v,重力忽略不计,所有粒子均能穿过磁场到达y轴,其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚△t时间,则( )
manfen5.com 满分网
A.粒子到达y轴的位置一定各不相同
B.磁场区域半径R应满足manfen5.com 满分网
C.从x轴入射的粒子最先到达y轴
D.△t=manfen5.com 满分网,其中角度θ的弧度值满足manfen5.com 满分网
查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.