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如图所示,一匀强磁场磁感应强度为B;方向向里,其边界是半径为R的圆,AB为圆的一...

如图所示,一匀强磁场磁感应强度为B;方向向里,其边界是半径为R的圆,AB为圆的一直径.A点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m、电量-q的粒子,粒子重力不计.

(1)有一带电粒子以的速度垂直磁场进入圆形区域,恰从B点射出.求此粒子在磁场中运动的时间.

(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹),某粒子沿半径方向射入磁场,经过2次碰撞后回到A点,则该粒子的速度为多大?

(3)R=3cmB=0.2T,在A点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为3×105ms、比荷为108Ckg的粒子.试用阴影图画出粒子在磁场中能到达的区域,并求出该区域的面积(结果保留2位有效数字)

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的半径,通过几何关系得出圆弧所对应的圆心角,根据周期公式,结合t=T求出粒子在磁场中运动的时间. (2)粒子径向射入磁场,必定径向反弹,作出粒子的轨迹图,通过几何关系求出粒子的半径,从而通过半径公式求出粒子的速度. (3)根据粒子的半径公式求出粒子的轨道半径,作出粒子轨迹所能到达的部分,根据几何关系求出面积. (1)由 得r1=2R 粒子的运动轨迹如图所示,则α= 因为周期 . 运动时间. (2)粒子运动情况如图所示,β=. r2=Rtanβ=R 由得 (3)粒子的轨道半径r3==1.5cm 粒子到达的区域为图中的阴影部分 区域面积为S=πr32+2×π(2r3)2−r32=9.0×10-4m2
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考点分析:
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如图所示,在矩形区域abcd内存在一个垂直纸面向外,磁感应强度大小为B的匀强磁场,oa边长为ab边长为L.先从o点沿着ob方向垂直磁场射入各种速率的带电粒子,已知粒子的质量为m、带电量为q(粒子所受重力及粒子间相互作用忽略不计),求:

1)垂直ab边射出磁场的粒子的速率v

2)粒子在磁场中运动的最长时间tm

 

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如图,xOy平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外,磁感应强度B1 T的匀强磁场,ON为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板,长度为9 mM点为x轴正方向上一点,OM3 m.现有一个比荷大小为1.0 C/kg可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端N处小孔以不同的速度沿x轴负方向射入磁场,若与挡板相碰就以原速率弹回,且碰撞时间不计,碰撞时电荷量不变,小球最后都能经过M点,则小球射入的速度大小可能是(  )

A.3 m/s B.3.75 m/s C.4 m/s D.5 m/s

 

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如图所示,成30°角的OAOB间有一垂直纸面向里的匀强磁场,OA边界上的S点有一电子源,在纸面内向各个方向均匀发射速率相同的电子,电子在磁场中运动的轨迹半径为r,周期为T。已知从OB边界射出的电子在磁场中运动的最短时间为,则下列说法正确的是(  )

A.沿某一方向发射的电子,可能从O点射出

B.沿某一方向发射的电子,可能沿垂直于OB的方向射出

C.OA边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为

D.OB边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为

 

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如图所示是一个半径为 R 的竖直圆形磁场区域,磁感应强度大小为 B,磁感应强度方向垂直纸面向内.有一个粒子源在圆上的 A 点不停地发射出速率相同的带正电的粒子,带电粒子的 质量均为 m,运动的半径为 r,在磁场中的轨迹所对应的圆心角为.下列说法正确的是

A. r=2R,则粒子在磁场中运动的最长时间为

B.r=2R,粒子沿着与半径方向成    45°    角斜向下射入磁场,则有成立

C. r=R,粒子沿着磁场的半径方向射入,则粒子在磁场中的运动时间为

D. r=R,粒子沿着与半径方向成 60°角斜向下射入磁场,则圆心角 150°

 

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如图所示,半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,现有比荷大小相等的甲、乙两粒子,甲以速度A点沿直径A0B方向射入磁场,经过时间射出磁场,射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角为60°;乙以速度从距高直径AOBC点平行于直径AOB方向射入磁场,经过时间射出磁场,其轨迹恰好通过磁场的圆心。不计粒子受到的重力,则

A. 两个粒子带异种电荷

B.

C.

D. 两粒子在磁场中轨迹长度之比

 

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