题目内容
9.(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内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B粒子也能回到A点,求电场强度E的大小.
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感应强度减半,则粒子的出射点距A点的距离为多少?
分析 (1)如果粒子从A点射出后,经过区域1、2、3后又回到A点,由运动的对称性,画出粒子运动的轨迹,然后由几何关系求出半径和磁场中运动的周期,则粒子回到A点的周期是粒子在磁场中运动的时间与无磁场区域运动时间的和.
(2)根据动能定理表示在区域3的速度,由半径公式即可求出2区域的电场强度E;
(3)画出运动轨迹,根据几何知识求解距离.
解答 解:如果粒子从A点射出后,经过区域1、2、3后又回到A点,由运动的对称性可知,只有在粒子沿水平方向进入无磁场的区域时,粒子才能返回A点,画出粒子运动的轨迹如图粒子在1区和3区分别运动半个周期,所以粒子的半径r=d,
所以:v=$\frac{Bqd}{m}$
粒子运动的时间:T=$\frac{2πr+2d}{v}$
=$\frac{2πm+2m}{Bq}$
(2)在区域Ⅱ由动能定理知qEd=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$$-\frac{1}{2}m{v}^{2}$
由题意知在在Ⅲ内的半径仍为r=d
由2Bqv1=m$\frac{{v}_{1}^{2}}{r}$
联立得E=$\frac{3{B}^{2}dq}{2m}$
(3)改变区域Ⅰ磁场大小,则半径变为R=2r=2d
由$\frac{1}{2}$Bqv=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
由几何知识知OC=$\sqrt{3}d$![]()
即射出点到A距离为s=r+R-OC=(3$-\sqrt{3}$)d
答:(1)粒子从A点射出到回到A点经历的时间为$\frac{2πm+2m}{Bq}$.
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B粒子也能回到A点,电场强度E的大小为$\frac{3{B}^{2}dq}{2m}$.
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感应强度减半,则粒子的出射点距A点的距离为(3$-\sqrt{3}$)d
点评 解决此题关键是画出运动轨迹图,带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动;直线运动一般由动力学公式求解,圆周运动由洛仑兹力充当向心力,一般的曲线运动一般由动能定理求解.
| A. | 洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干 | |
| B. | 抖掉衣服表面的灰尘 | |
| C. | 使用离心机可迅速将悬浊液中的颗粒沉淀 | |
| D. | 汽车急刹车时,乘客身体向前倾 |
| A. | 泊松亮斑是光的偏振现象 | |
| B. | 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 | |
| C. | 光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 | |
| D. | 肥皂泡在阳光照耀下呈现出彩色条纹这是光的衍射现象 |
| A. | 因为船速小于水速,所以船不能渡过此河 | |
| B. | 因为船速小于水速,所以船不能行驶到正对岸 | |
| C. | 船渡河的最短时间一定为10s | |
| D. | 船渡河的最短时间可能为10s |
| A. | 自由下落的物体完全失重,没有惯性 | |
| B. | 汽车在行驶时没有惯性,刹车时有惯性 | |
| C. | 运动的火车有惯性,而静止的火车没惯性 | |
| D. | 物体运动和静止时都有惯性,且质量越大,惯性越大 |