【題目】如圖,以O點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線段是圓的一條直徑,有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的離子在紙面內(nèi)從P點(diǎn)射入磁場(chǎng),射入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與的夾角為30°.重力不計(jì).

(1)若離子在點(diǎn)離開圓形磁場(chǎng)區(qū)域,求離子的速度大小v0

(2)現(xiàn)有大量該種離子,速率大小都是,在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向通過(guò)P點(diǎn)進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域,試通過(guò)計(jì)算找出離子只能在圓周的哪一部分射出圓形區(qū)域(不計(jì)離子間相互作用);

(3)若在圓形區(qū)域左側(cè)還存在一個(gè)以、為邊界的條形區(qū)域磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與圓形區(qū)域內(nèi)相同,兩邊界間距,且有,其中與圓形區(qū)域相切.研究(2)問(wèn)中離子的運(yùn)動(dòng),求“射出圓形區(qū)域時(shí)的位置”與P點(diǎn)相距最遠(yuǎn)的那些離子,它們從P點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域直到離開條形區(qū)域所用的時(shí)間.

【答案】(12)在P左側(cè)磁場(chǎng)圓1/6個(gè)圓弧內(nèi) (3

【解析】試題分析:(1)由幾何關(guān)系得,離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r1=2R

,得

代入r1=2R解得:

2)將運(yùn)動(dòng)速度為代入,可得離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為

如圖,Q為離子離開圓形區(qū)域位置,則根據(jù)幾何性質(zhì),

故令Q0P點(diǎn)左側(cè)圓形區(qū)域邊界上一點(diǎn),且PQ0=R,則磁場(chǎng)圓只能在Q0P之間的一段劣弧上射出圓形區(qū)域, , ,在P左側(cè),磁場(chǎng)圓上1/6個(gè)圓弧內(nèi)

3)如圖,從Q0飛出圓形區(qū)域的離子即本問(wèn)所說(shuō)離子,在圓形區(qū)域中走過(guò)半圓,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間

由幾何關(guān)系得離子勻速直線運(yùn)動(dòng)路程

勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

由幾何關(guān)系得離子在條形磁場(chǎng)中: ,

可得

則轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為

時(shí)間

總時(shí)間

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】20161019日凌晨神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)成功實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。如圖所示,已知神舟十一號(hào)”“天宮二號(hào)對(duì)接后,組合體在時(shí)間t內(nèi)沿圓周軌道繞地球轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ,組合體軌道半徑為r,地球表面重力加速度為g,引力常量為G,不考慮地球自轉(zhuǎn)。則

A. 可求出地球的質(zhì)量

B. 可求出地球的平均密度

C. 可求出組合體的做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度

D. 可求出組合體受到地球的萬(wàn)有引力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】2013年12月2日,我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器.設(shè)想未來(lái)我國(guó)宇航員隨“嫦娥”號(hào)探測(cè)器貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),宇航員測(cè)出飛船繞行n圈所用的時(shí)間為t.登月后,宇航員利用身邊的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出質(zhì)量為m的物體重力為F,已知引力常量為G.根據(jù)以上信息可求出

A. 月球表面的重力加速度 B. 月球的密度 C. 月球的自轉(zhuǎn)周期 D. 飛船的質(zhì)量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】平面OM和平面ON之間的夾角為35°,其橫截面(紙面)如圖所示,平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),大小為B,方向垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m,電荷量絕對(duì)值為q、電性未知的帶電粒子從OM上的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng),速度與OM20°角,運(yùn)動(dòng)一會(huì)兒后從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng)。不計(jì)重力。則下列幾種情形可能出現(xiàn)的是

A. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與ON只有一個(gè)公共點(diǎn),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是

B. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與ON只有一個(gè)公共點(diǎn),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是

C. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與ON共有兩個(gè)公共點(diǎn),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是

D. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與ON共有兩個(gè)公共點(diǎn),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在一個(gè)玻璃瓶中裝入半瓶水,然后將瓶蓋蓋緊使其密封,不久后瓶?jī)?nèi)水面上方就形成了水的飽和汽,已知水的飽和汽壓隨溫度的升高而增大,則 。

A此時(shí)瓶中上方空氣的相對(duì)濕度是100%

B此時(shí)不再有水分子從液態(tài)水表面飛出進(jìn)入氣體

C若系統(tǒng)的溫度升高,則瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)內(nèi)壁的壓強(qiáng)會(huì)減小

D若系統(tǒng)的溫度降低,則瓶?jī)?nèi)水的飽和汽的密度會(huì)減小

E若把瓶口敲開,并將瓶子置于干燥環(huán)境中,瓶中的液態(tài)水會(huì)慢慢消失

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】從勻速上升的氣球上釋放一物體,在放出的瞬間,物體相對(duì)地面將具有(  )

A. 向上的速度

B. 向下的速度

C. 向上加速度

D. 向下加速度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于速度和加速度的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( 。

A. 加速度越來(lái)越大,則速度也越來(lái)越大

B. 運(yùn)動(dòng)物體的加速度大,表示速度變化大

C. 加速度的正負(fù)表示物體的運(yùn)動(dòng)方向

D. 運(yùn)動(dòng)物體的加速度方向與速度方向相同時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)速度將增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖實(shí)線所示,從此刻起,經(jīng)0.1s波形圖如圖中虛線所示,若波傳播的速度為10m/s,則

A. 這列波沿x軸負(fù)方向傳播

B. 這列波的周期為0.4s

C. t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

D. t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2s通過(guò)的路程為0.4m

E. x=2m處的質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式為y=0.2sin(5πt+π)(m)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)由絕緣材料制成的閉合環(huán)水平放置環(huán)上各點(diǎn)在同一平面內(nèi),在環(huán)面內(nèi)A、B兩點(diǎn)分別固定兩個(gè)點(diǎn)電荷,其中為正電荷一個(gè)帶正電的小球P穿在環(huán)上,可以沿著閉合環(huán)無(wú)摩擦地滑動(dòng),現(xiàn)給小球P一定的初速度,小球恰好能沿環(huán)做速度大小不變的運(yùn)動(dòng),則下列判斷正確的是

AB點(diǎn)固定的電荷一定為負(fù)電荷

BB點(diǎn)固定的電荷一定為正電荷

C所產(chǎn)生的電場(chǎng)在環(huán)上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同

D所產(chǎn)生的電場(chǎng),在環(huán)上各點(diǎn)的電勢(shì)都相等

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