题目内容

如下图所示,在真空室内x轴正半轴点固定一负的点电荷,电量。点电荷左侧的电场分布以y轴为界限。在x轴负半轴远离原点某处有一粒子放射源不断沿x轴正向放射出速度相同的带正电的粒子。粒子质量,电量,速率。为使带电粒子进入y轴右侧后作匀速圆周运动,最终打在位于x正半轴点电荷右侧的荧光屏上(未画出),可在y轴左侧加一个方向垂直纸面向外、圆心在x轴上的圆形匀强磁场区域,其磁感应强度。不计粒子重力,静电力常数。求:

(1)所加圆形匀强磁场区域的圆心坐标。

(2)所加磁场的区域半径。

(1)设粒子进入电场中做匀速圆周运动的轨道半径为r

                                                                

由题意可知:要使粒子进入电场时作匀速圆周运动,须满足粒子必须在N点进入电场(如图所示),且MN=r,进入电场时速度方向垂直于MN                                         

由几何关系可得ON=0.3(m)  磁场圆心坐标为      

(2)设粒子在磁场中的运动轨道半径为R

                                                                   

如图所示:由几何关系可得所加磁场区域的半径    

练习册系列答案
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选修3-3:

(1)判断以下说法正误,请在相应的括号内打“×”或“√”

A. 扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动。

B. 两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略),设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近,在整个移动过程中前阶段分子力做正功,后阶段外力克服分子力做功。

C. 晶体熔化过程中,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点。非晶体没有空间点阵,熔化时不需要去破坏空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的动能,不断吸热,温度就不断上升。

D. 根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体。

E. 气体分子间的距离较大,除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子几乎不受力的作用而做匀速直线运动。分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向各个方向运动的气体分子数目不均等。

F. 一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如下图所示。提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T。

(2)在下图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0℃,问:

①重物是上升还是下降?

②这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与气缸壁间无摩擦)

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