(14分)如圖所示,在坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強(qiáng)磁場a和b,OP為分界線,傾角為37°,在區(qū)域a中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B,方向垂直于紙面向里;在區(qū)域b中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向外,P點坐標(biāo)為(4L,3L).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從P點沿y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域b,經(jīng)過一段時間后,粒子恰能經(jīng)過原點O,不計粒子重力.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)粒子從P點運動到O點的時間最少是多少?
(2)粒子運動的速度可能是多少?

(1)  (2)  (n=1,2,3…)[

解析試題分析:(1)設(shè)粒子的入射速度為v,用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場a區(qū)和b區(qū)運動的軌道半徑和周期
則有:  Ra   Rb     Ta    Tb
粒子先從b區(qū)運動,再進(jìn)入a區(qū)運動,然后從O點射出時,粒子從P運動到O點所用時間最短.如圖所示

tanα=    得:α=37°
粒子在b區(qū)和a區(qū)運動的時間分別為:tbTb       taTa
故從P點運動到O點所用最短時間為:
(2)由題意及圖可知:
解得:
考點:帶電粒子在磁場中的運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標(biāo)系xoy,x軸沿水平方向,如圖甲所示。第一象限內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場,第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強(qiáng)電場。某種發(fā)射裝置(未畫出)豎直向上發(fā)射出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(可視為質(zhì)點),該粒子以v0的初速度從x軸上的A點進(jìn)入第二象限,并從y軸上的C點沿水平方向進(jìn)入第一象限后能夠沿水平方向運動到D點。已知OA、OC距離相等,CD的距離為OC,E點在D點正下方,位于x軸上,重力加速度為g。則:

(1)求粒子在C點的速度大小以及OC之間的距離;
(2)若第一象限同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場,磁場方向垂直紙面,(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),并且在時刻粒子由C點進(jìn)入第一象限,且恰好也能通過同一水平線上的D點,速度方向仍然水平。若粒子在第一象限中運動的周期與磁場變化周期相同,求交變磁場變化的周期;
(3)若第一象限仍同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),調(diào)整圖乙中磁場變化的周期,讓粒子在t=0時刻由C點進(jìn)入第一象限,且恰能通過E點,求交變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0應(yīng)滿足的條件。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

從粒子源不斷發(fā)射相同的帶電粒子,初速可忽略不計,這些粒子經(jīng)電場加速后,從M孔以平行于MN方向進(jìn)入一個邊長為d的正方形的磁場區(qū)域MNQP,如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外,其中PQ的中點S開有小孔,外側(cè)緊貼PQ放置一塊熒光屏。當(dāng)把加速電壓調(diào)節(jié)為U時,這些粒子剛好經(jīng)過孔S 打在熒光屏上,不計粒子的重力和粒子間的相互作用。

(1)畫出帶電粒子在磁場中的運動軌跡并作出圓心的位置
(2)請說明粒子的電性求出粒子的比荷()。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(19分)為了獲得一束速度大小確定且方向平行的電子流,某人設(shè)計了一種實驗裝置,其截面圖如題9圖所示。其中EABCD為一接地的金屬外殼。在A處有一粒子源,可以同時向平行于紙面的各個方向射出大量的速率不等的電子。忽略電子間的相互作用力,這些電子進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場后,僅有一部分能進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器MNPQ。已知圓形磁場半徑為R;速度選擇器的MN和PQ板都足夠長,板間電場強(qiáng)度為E(圖中未畫出電場線),勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里大小為B2,電子的電荷量大小為e,質(zhì)量為m。調(diào)節(jié)圓形區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小,直到有電子從速度選擇器右側(cè)射出。求:

(1)速度選擇器的MN板帶正電還是負(fù)電?能從速度選擇器右側(cè)射出的電子的速度大小、方向如何?
(2)是否所有從粒子源A處射出并進(jìn)入磁場的速度大小為(1)問中的電子,最終都能從速度選擇器右側(cè)射出?若能,請簡要證明,并求出圓形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大;若不能,請說明理由。(不考慮電子“擦”到金屬板的情形以及金屬板附近的邊界效應(yīng))
(3)在最終能通過速度選擇器的電子中,從圓形區(qū)域磁場出射時距AE為的電子在圓形磁場中運動了多長時間?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,在以等邊三角形abc為邊界的區(qū)域內(nèi),有相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T,磁場方向垂直于abc平面向里。其中等邊三角形邊長L=m,P、Q分別是ac、bc的中點。一帶正電的粒子(不計重力)從ab邊中點O沿Oc方向以速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運動,從c點射出。

(1)求電場強(qiáng)度的大小和方向;
(2)若僅撤去磁場,帶電粒子仍從O點以相同的速度射入,經(jīng)過t=0.5s恰好從區(qū)域的邊界中點Q射出。求粒子比荷q/m的大。
(3)若僅撤去電場,帶電粒子仍從O點同方向射入,且恰好也從區(qū)域的邊界另一中點P射出,求粒子速度v的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

在第三次工業(yè)革命的今天,新材料的發(fā)現(xiàn)和運用尤為重要。我國某科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)一種新型的半導(dǎo)體材料,目前已經(jīng)知道這種半導(dǎo)體材料的載流子(參與導(dǎo)電的“帶電粒子”)的電荷量的值是e(電子電量的絕對值),但不知道它的電性和載流子的數(shù)密度n(單位體積中載流子的數(shù)量)。為了測定這種材料中的載流子是帶正電還是帶負(fù)電,以及載流子的數(shù)密度,科學(xué)家把這種材料先加工成一塊偏平的六面體樣品,這塊樣品的長、寬和厚度分別為a、b、d(如圖中所示),F(xiàn)將這塊樣品接入電路中,且把靠外的偏平面標(biāo)記為M,靠里的偏平面標(biāo)記為N,然后在垂直于大平面的方向加上一個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。接通電鍵S,調(diào)節(jié)可變電阻R.使電路中產(chǎn)生合適的電流。然后用電壓表判定M、N兩個面的電勢高低并測定M、N間的電壓(也叫霍耳電壓),從而得到這種半導(dǎo)體材料載流子的電性和數(shù)密度。

(1)當(dāng)M的電勢比N的電勢低時,材料中的載流子帶   電(填“正”或“負(fù)”);
(2)為了測定載流子的數(shù)密度n,除題目中已給出的數(shù)據(jù)外,還需要測定的物理量有(寫出物理量的含義并設(shè)定相應(yīng)的符號)                       
(3)根據(jù)題設(shè)條件和你測定的物理量,寫出載流子的數(shù)密度的表達(dá)式n=          

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(14分)如左圖所示,x≥0的區(qū)域內(nèi)有如右圖所示大小不變、方向隨時間周期性變化的磁場,磁場方向垂直紙面向外時為正方向,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為q的正電粒子,在t=0時刻從坐標(biāo)原點O以速度v沿著與x軸正方向成75°角射入。粒子運動一段時間到達(dá)P點,P點坐標(biāo)為(a,a),此時粒子的速度方向與延長線的夾角為30°.粒子在這過程中只受磁場力的作用。

(1)若B為已知量,試求粒子在磁場中運動時的軌道半徑R及周期T的表達(dá)式。
(2)說明在OP間運動的時間跟所加磁場的變化周期T之間應(yīng)有什么樣的關(guān)系才能使粒子完成上述運動。
(3)若B為未知量,那么所加磁場的變化周期T、磁感強(qiáng)度B0的大小各應(yīng)滿足什么條件,才能使粒子完成上述運動?(寫出T及B0各應(yīng)滿足條件的表達(dá)式)

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活及生產(chǎn)中的應(yīng)用非常普遍,下列不屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用的是

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間,下列措施可行的有(   )

A.增加線圈的匝數(shù)B.提高交流電源的頻率
C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯

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同步練習(xí)冊答案