(14分)如圖甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向如圖所示。O為隔板上的一個(gè)小孔,通過O點(diǎn)可以從不同方向向磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)射電量為+q,質(zhì)量為m,速率為的粒子,且所有入射的粒子都在垂直于磁場(chǎng)的同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。不計(jì)重力及粒子間的相互作用。

(1)如圖乙所示,與隔板成450角的粒子,經(jīng)過多少時(shí)間后再次打到隔板上?此粒子打到隔板的位置與小孔的距離為多少?
(2)所有從O點(diǎn)射入的帶電粒子在磁場(chǎng)中可能經(jīng)過區(qū)域的面積為多少?
(1)(2)

試題分析:
(1)與隔板成450角的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后的軌跡如圖所示,

設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為R,則有:            
 ①    
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期:    ②
由于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為2700,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:
 ③
由①②③得              
到達(dá)隔板的位置與小孔0的距離為:
(2)所有通過O點(diǎn)射入的帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域如圖所示,

由圖知面積為:   ⑥ 
代入得:   ⑦  
點(diǎn)評(píng):本題考查帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),根據(jù)洛倫茲力提供向心力和圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式求得運(yùn)動(dòng)時(shí)間,根據(jù)半徑與R的關(guān)系求出半徑,分析所有粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡,畫出軌跡圖,根據(jù)幾何關(guān)系進(jìn)行求解。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

用一金屬窄片折成一矩形框架水平放置,框架右邊上有一極小開口.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里,如圖所示,框架以速度v1向右勻速運(yùn)動(dòng),一帶電油滴質(zhì)量為m,電荷量為q,以速度v2從右邊開口處水平向左射入,若油滴恰能在框架內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則(  )
A.油滴帶正電,且逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
B.油滴帶負(fù)電,且逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C.圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定等于
D.油滴做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在真空中的一直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi),加一方向垂直于紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電量為+q的粒子從原點(diǎn)O沿y軸正方向以初速度v0射入,通過定點(diǎn)P.現(xiàn)將磁場(chǎng)去掉,在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)的某點(diǎn)固定一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q,同一粒子以同樣速度v0從原點(diǎn)O沿y軸正方向射入,恰好沿圓弧通過定點(diǎn)P.已知靜電力常數(shù)為k,不計(jì)粒子重力.下列說法正確的是( )
A.點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo)為(,0)
B.點(diǎn)電荷Q的電荷量為
C.點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,O電勢(shì)高于P電勢(shì)
D.兩種情況下,粒子從O點(diǎn)到P點(diǎn)的時(shí)間不相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域中,一垂直于磁場(chǎng)方向射入的帶電粒子軌跡如圖所示,由于帶電粒子與沿途的氣體分子發(fā)生碰撞,帶電粒子的能量逐漸減小,從圖中可以看出
A.帶電粒子帶正電,是從B點(diǎn)射入的
B.帶電粒子帶負(fù)電,是從B點(diǎn)射入的
C.帶電粒子帶負(fù)電,是從A點(diǎn)射入的
D.帶電粒子帶正電,是從A點(diǎn)射入的

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在圖中第1象限范圍內(nèi)有垂直xy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m、電量為q的正離子從O點(diǎn)沿xy平面射入磁場(chǎng)中,速度為v0,方向與x軸夾角θ=60°,不計(jì)粒子重力。求:

 (1)該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少?
 (2)粒子離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離原方向的角度是多大?
 (3)粒子離開磁場(chǎng)時(shí)與原點(diǎn)O之間的距離多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

陰極射線管中的電子束在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),這表明電子在磁場(chǎng)中受到     (填“安培力”或“洛倫茲力”)的作用。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖,空間有方向垂直xoy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一粒子源,可以在xoy平面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)出不同速率的粒子,已知粒子電荷量為q,質(zhì)量為m。A為x軸上一點(diǎn),其坐標(biāo)為(1,0)。(粒子重力不計(jì))

求(1)經(jīng)過A點(diǎn)的粒子的最小速率;
(2)若從O點(diǎn)發(fā)出的速率的兩個(gè)粒子都能經(jīng)過A點(diǎn),求這兩個(gè)粒子從O點(diǎn)發(fā)出時(shí)速度方向間的夾角。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

、三束粒子沿紙面向上射人垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示,關(guān)于粒子帶電性質(zhì),下列判斷正確的是
A.帶負(fù)電荷B.帶正電荷
C.帶正電荷D.帶正電荷

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在兩個(gè)不同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系為B1=2B2,當(dāng)不計(jì)重力的帶電粒子從B1垂直磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到B2,則粒子的(        )

B1        B2
A.速率將加倍B.軌道半徑將加倍
C.周期將加倍D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度將加倍

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