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如图所示,一带电量为q=2×10-9c,质量为m=1.8×10-16kg的粒子,...

如图所示,一带电量为q=2×10-9c,质量为m=1.8×10-16kg的粒子,在直线上一点O沿30°角方向进入磁感强度为B的匀强磁场中,经历t=1.5×10-6s后到达直线上另一点P.求:

(1)粒子作圆周运动的周期T

(2)磁感强度B的大小;

(3)OP的距离为0.1m,则粒子的运动速度v多大?

 

(1) (2) (3) v≈3.5×105m/s 【解析】 (1)粒子运动轨迹如图所示: 由几何知识可知,粒子在磁场中转过的圆心角:α=360°-θ=360°-2×30°=300°, 粒子在磁场中的运动时间: 则粒子的周期: (2)粒子在磁场中做圆周运动的周期: 则磁感应强度: (3)粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: 由几何知识可知:OP=2rsin30° 解得:v≈3.5×105m/s
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考点分析:
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回旋加速器核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接.以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速.两盒放在磁惑应强度为B的匀强磁场中.磁场方向垂直于盒底面.粒子源置于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子带电荷量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为Rn,其运动轨迹如图所示.问.

(1)D形盒内有无电场?

(2)粒子在盒内做何种运动?

(3)所加交流电压频率应是多大.粒子运动的角速度为多大?

(4)粒子离开加速器时速度为多大?最大动能为多少?

(5)设两D形盒间电场的电势差为U盒间距离为d,其间电场均匀,求把静止粒子加速到上述能量所需时间.

 

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如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H.可测量出G、H间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.

(1).粒子从加速电场射出时速度v的大小.

(2).粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向.

(3).偏转磁场的磁感强度B2的大小.

 

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质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为,周期分别为,则下列选项正确的是(   )

A.=1∶2,=1∶2

B.=1∶1,=1∶1

C.=1∶1,=1∶2

D.=1∶2,=1∶1

 

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一质子在匀强磁场中运动,不考虑其他场力重力作用,下列说法正确的是

A. 可能做类平抛运动

B. 一定做匀变速直线运动

C. 可能做匀速直线运动

D. 只能做匀速圆周运动

 

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如图所示,为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,质量为3.6kg的金属棒放在导轨上.当金属棒中通以5A的电流时,金属棒沿导轨做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8A时,金属棒能获得2m/s2的加速度.求匀强磁场的磁感应强度的大小.

 

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