精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
(18分)如图所示,一个带正电的粒子沿磁场边界从A点射入左侧磁场,粒子质量为m、电荷量为q,其中区域Ⅰ、Ⅲ内是垂直纸面向外的匀强磁场,左边区域足够大,右边区域宽度为1.3d,磁感应强度大小均为B,区域Ⅱ是两磁场间的无场区,两条竖直虚线是其边界线,宽度为d;粒子从左边界线A点射入磁场后,经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点,若粒子在左侧磁场中的半径为d,整个装置在真空中,不计粒子的重力。

(1)求:粒子从A点射出到回到A点经历的时间t;
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场,粒子仍能回到A点,求:电场强度E.
(1) t=    (2) (n=4、5、6、……)

试题分析:(1)因粒子从A点出发,经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点,由对称性可知粒子做圆周运动的半径为r=d
由Bqv=m   (2分) 
得v=   (2分)
所以运行时间为t= (2分)

(2)设在区域Ⅱ内加速的粒子到Ⅲ区的速度为v1
由动能定理:qEd=m-mv2 (2分)
设在区域Ⅲ内粒子做圆周运动的半径为r,分析粒子运动的轨迹,如图所示,
粒子沿半径为d的半圆运动至Ⅱ区,经电场加速后,在Ⅲ区又经半圆运动返回电场减速到边界线的A点,此时设AN=x,则:   (1分)
此后,粒子每经历一次“回旋”,粒子沿边界线的距离就减小x,经过n次回旋后能返回A点。
必须满足: (n=1、2、3、……) (3分)
求得:(n=1、2、3、……) (1分)
半径r太大可能从右边飞出磁场,所以必须满足下面条件:
由,得:  即;…… (3分)
由公式:Bqv1=m;得:(n=4、5、6、……) (2分)
代入得:(n=4、5、6、……) (1分)
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

质量不等,但具有相同初动能的两个物体,在动摩擦因数相同的地面上滑行,直到停止,则
A.质量大的物体滑行距离大
B.质量小的物体滑行距离大
C.质量大的物体克服摩擦力做功多
D.质量小的物体克服摩擦力做功多

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,倾角为θ=30°的斜面固定在地面上,物体A与斜面间的动摩擦因数为μ=,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于B点,开始时物体A到B的距离为L=1 m,现给A一个沿斜面向下的初速度v0=2 m/s,使物体A开始沿斜面向下运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点,取g=10 m/s2(不计空气阻力),求:

(1)物体A第一次运动到B点时的速度大小;
(2)弹簧的最大压缩量。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是( )
A.质子B.氘核C.α粒子D.钠离子Na+

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:实验题

分)(某同学验证动能定理的实验装置如图所示.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连,易拉罐和里面的细沙总质量为m;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t,d表示遮光片的宽度,L表示A、B两点间的距离.滑块与导轨间没有摩擦,用g表示重力加速度.

①该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度,如右图所示,遮光片的宽度d =          cm.

②该同学首先调整导轨倾角,易拉罐内盛上适量细沙,用轻绳通过滑轮连接在滑块上.让滑块恰好在A点静止.剪断细绳后,滑块开始加速下滑,则其受到的合外力为            .
③为验证从A →B过程中小车合外力做功与滑块动能变化的关系,需要验证的关系式为_______________________(用题目中所给的物理量符号表示).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,两个质量相等的小球从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下,下滑到达斜面底端的过程中
A.两物体所受重力做功相同
B.两物体所受合外力冲量相同
C.两物体到达斜面底端时时间相同
D.两物体到达斜面底端时动能不同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,平行金属板内有一匀强电场,一带电粒子以平行于金属板的初速从板间某点射入电场,不计粒子受的重力,当入射动能为Ek时,此带电粒子从场中射出的动能恰好为2Ek。如果入射速度方向不变,初动能变为2Ek,那么带电粒子射出的动能为
A.B.C.D.3Ek

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,水平向左的匀强电场场强大小为E,一根不可伸长的绝缘细线长度为l,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,然后由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向夹角θ=60°的位置B时速度为零.以下说法中正确的是(  )
A.A点电势低于B点电势
B.小球受到的电场力与重力的关系是Eq=mg
C.小球在B点时,细线拉力为2mg
D.小球从A运动到B过程中,电场力对其做的功为Eql

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

世界男子网坛现年排名第一的瑞士选手费德勒,在上海大师杯网球赛上发出一记S球,声纳测速仪测得其落地速度为V1,费德勒击球时球离地面的高度为h,击球瞬间球有竖直向下的速度V0,已知网球质量为m,不计空气阻力,则费德勒击球时对球做的功W为(     )
A.B.
C.D.

查看答案和解析>>

同步练习册答案