题目内容
14.(1)若粒子与ab边发生多次碰撞,相邻两次碰撞的时间间隔;
(2)粒子做圆周运动的半径;
(3)粒子从a点到第一次通过c点过程中通过的路程;
(4)若粒子能够打到荧光屏ef上,粒子从a点发射时的速度大小.
分析 (1)由于射出方向与边框垂直,所以粒子每转半周后就与边框碰撞,所以时间之差就是粒子做匀速圆周运动周期的一半.
(2)考虑到每碰撞一次向上偏移2R,最后一次碰撞恰为一个半径,则极板长应为半径的奇数倍.列出关系,从而求出半径的值,显然是关于n的多解性.
(3)求总路程要注意的是从ab边转到bc边这一过程的路程为$\frac{5}{6}×2πR$,其余第碰撞一次是πR,然后把每次碰撞之和相加,就是总路程.
(4)要使粒子打到荧光屏上,则考虑轨迹与ef相切的情况.由几何关系确定粒子只能是从a出发直接到达c点,才符合此要求,于是半径只能是L,从而求出此种情况下的速度.
解答 解:(1)相邻两次碰撞时间间隔:$t=\frac{T}{2}$
由$qvB=m\frac{{v}^{2}}{R}$ $T=\frac{2πR}{v}$
得:t=$\frac{πm}{qB}$
(2)由题意可知:L=(2n+1)R (n=0、1、2、3、…)![]()
得:R=$\frac{L}{2n+1}$ (n=0、1、2、3、…)
(3)粒子做匀速圆周运动过程中一个周期通过的路程S0=2πR=$\frac{2πL}{2n+1}$ (n=0、1、2、3、…)
粒子从a点射出后,第一次通过c点过程中通过的路程:Soc=$(n+\frac{5}{6}){S}_{0}$ (n=0、1、2、3、…)
得:Soc=$\frac{πL(6n+5)}{3(2n+1)}$ (n=0、1、2、3、…)
(4)如图所示,由题意可知:θ=30°
假设粒子恰好与ef相切,满足:$R′cos30°=R′-\frac{1}{10}L$
得:$R′=\frac{2+\sqrt{3}}{5}L$<L 代入R=$\frac{L}{2n+1}$ (n=0、1、2、3、…)得:$n=\frac{9-5\sqrt{3}}{2}=0.17$
若粒子能够打到荧光屏ef上,只有n=0满足条件.
此时,粒子从a点发射时的速度为v,由R=L=$\frac{mv}{qB}$ 得:v=$\frac{qBL}{m}$
答:(1)若粒子与ab边发生多次碰撞,相邻两次碰撞的时间间隔为$\frac{πm}{qB}$.
(2)粒子做圆周运动的半径为$\frac{L}{2n+1}$ (n=0、1、2、3、…).
(3)粒子从a点到第一次通过c点过程中通过的路程为$\frac{πL(6n+5)}{3(2n+1)}$ (n=0、1、2、3、…).
(4)若粒子能够打到荧光屏ef上,粒子从a点发射时的速度大小为$\frac{qBL}{m}$.
点评 本题的靓点有:①粒子做匀速圆周运动的多解性,由于没有告诉磁感应强度大小,也不告诉碰撞的次数,所以要设想碰撞n次,写出边长与半径的关系.②要能够打到荧光屏上是一个更含蓄的结论,选写出符合此条件的半径满足的几何关系,将前一问的半径式进行比较,从而求出碰撞次数,于是求出了速度.
| A. | 第谷通过对天体运动的长期观察,发现了行星运动三定律 | |
| B. | 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说 | |
| C. | 法拉第发现了电磁感应现象,并制作了世界上第一台发电机 | |
| D. | 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,则各小段位移之和为物体的位移,这里采用了微元法 |
| A. | 若皮带轮逆时针方向转动,且v1=v0,则A不受摩擦力 | |
| B. | 若皮带轮逆时针方向转动,A将受到平行皮带向下的摩擦力作用 | |
| C. | 若皮带轮顺时针方向转动,且v1>v0,则A受到平行皮带向上的摩擦力 | |
| D. | 若皮带轮顺时针方向转动,且v1<v0,A将减速运动,最终和皮带一起匀速运动到顶端 |
| A. | 推力F变大 | B. | 斜面对B的弹力不变 | ||
| C. | 墙面对A的弹力变小 | D. | 两球之间的距离变大 |
| A. | 宇航员在太空中行走时没有惯性 | |
| B. | 跳高运动员助跑起跳是为了增大惯性 | |
| C. | 踢出去的足球能继续运动是因为受到向前的惯性力作用 | |
| D. | 火车的启动和刹车都很困难,是因为它的质量大,惯性大 |
| A. | 电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源 | |
| B. | 在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动 | |
| C. | 使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越大 | |
| D. | 纸带上打的点越密,说明物体运动的越快 |