题目内容

【题目】如图,竖直平面内存在半径为R的圆形匀强磁场区域,以圆心O为坐标原点建立图示直角坐标系,现有,,三种粒子,以速度v0a点与x轴正方向成30°斜向下射入磁场,以速度b点沿y轴负方向射入磁场,以速度O点沿y轴正方向射入磁场,已知运动半径刚好为R,经过一段时间后三个粒子分别射出磁场,若运动过程中粒子不会发生碰撞,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,则三个粒子从圆形边界射出点构成的图形的面积为(

A. B. C. D.

【答案】B

【解析】

根据洛伦磁力提供向心力可得,解得,由于运动半径刚好为,则有两种粒子运动半径刚好也为,运动轨迹如图,点射出磁场,点坐标为点射出磁场,点坐标为点射出磁场,点坐标为,则三个粒子从圆形边界射出点构成的图形的面积为,故选项B正确,ACD错误。

练习册系列答案
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【题目】中国著名科幻作家刘慈欣在其作品《人间大炮》中展现了前人所提出的地心隧道设想,即开通一条穿过地心的笔直隧道,如图所示。下面是《人间大炮》中的一段文字:

沈华北的本意是想把话题从政治上引开去,他成功了,贝加纳来了兴趣:沈,你的思维方式总是与众不同……让我们看看:我跳进去(指跳进地心隧道)后会一直加速,虽然我的加速度会随坠落深度的增加而减小,但确实会一直加速到地心,通过地心时我的速度达到最大值,加速度为零;然后开始减速上升,这种减速度的值会随着上升而不断增加,当到达地球的另一面阿根廷的地面时,我的速度正好为零。如果我想回中国,只需从那面再跳下去就行了,如果我愿意,可以在南北半球之间做永恒的简谐振动,嗯,妙极了,可是旅行时间……”假设地球质量分布均匀地球半径为R,地表附近重力加速度为g,物体从隧道口由静止释放,不计空气阻力,请完成以下问题

1)指出物体做简谐运动的平衡位置。(不需证明)

2)已知均匀球壳对壳内物体引力为零,请证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动。

3)做简谐运动的物体回复力为F=-kx,其周期为,其中m为物体的质量,请求出物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要多少分钟。(地球半径R=6400km,地表重力加速为g=10m/s2π=3.14,最终结果请保留一位小数)

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