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如图所示,挡板P的右侧有匀强磁场,方向垂直纸面向里,一个带负电的粒子垂直与磁场方向经挡板上的小孔M进入磁场进入磁场时的速度方向与挡板成30°角,粒子在磁场中运动后,从挡板上的N孔离开磁场,离子离开磁场时的动能为EK,M、N相距为L,已知粒子所带电量值为q,质量为m,重力不计.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小
(2)带电离子在磁场中运动的时间.
分析:(1)先根据几何关系求出半径,再根据动能表达式及洛伦兹力提供向心力公式即可求解B;
(2)根据题意可知粒子在磁场中转过的圆心角,再结合圆周运动周期公式即可求解运动时间.
解答:解:(1)根据几何关系有:
sin30°=
L
2
r

可得:r=L   
EK=
1
2
mv2
和Bqv=m
v2
r

可得:B=
2mEK
qL

(2)T=
2πm
Bq

t=
300°
360°
T
可得:t=
5πL
2mEK
6EK

答:(1)匀强磁场的磁感应强度的大小为
2mEK
qL

(2)带电离子在磁场中运动的时间为
5πL
2mEK
6EK
点评:带电粒子在磁场中的运动,正确地画出运动的轨迹是解题的关键,能熟练应用周期公式并能结合几何关系求解,难度适中.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直档板MN在半圆柱体P和挡板MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止,如图所示为这个装置的截面图.现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移,在Q滑落到地面之前,P始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB.两物块由绝缘的轻弹簧相连,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩.整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中.A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮.若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,可使物块A对挡板P的压力恰为零、但不会离开P.则:
(1)求小物块C下落的最大距离;
(2)求小物块C下落到最低点的过程中,小物块B的电势能变化量、弹簧的弹性势能变化量;
(3)若C的质量改为2M,求小物块A刚离开挡板P时小物块B的速度大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(附加题)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有一竖直放置的光滑档板MN.在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止,如图所示是这个装置的截面图.P、Q的截面半径之比为3:1,P、Q重分别为120N、60N,求:
(1)分别作出P、Q物体的受力分析示意图
(2)P对地面的压力
(3)地面对P的摩擦力
(4)挡板受到Q的压力.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+Qa和+Qb的电荷量,质量分别为ma和mb。两物块由绝缘的轻弹簧相连,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩。整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。 A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮。 若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,可使物块A对挡板P的压力恰为零,但不会离开P。则:

(1)求小物块C下落的最大距离;

(2)求小物块C下落到最低点的过程中,小物块B的电势能变化量、弹簧的弹性势能变化量;

(3)若C的质量改为2M,求小物块A刚离开挡板P时小物块B的速度大小。

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB。两物块由绝缘的轻弹簧相连,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩。整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮。若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,可使物块A对挡板P的压力恰为零,但不会离开P。

(1)求小物块C下落的最大距离;

(2)求小物块C下落到最低点的过程中,小物块B的电势能变化量、弹簧的弹性势能变化量;

(3)若C的质量改为2M,求小物块A刚离开挡板P时小物块B的速度大小。

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