题目内容
19.(1)粒子带电的电性和粒子在磁场中的运动周期T;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间.
分析 (1)由粒子沿Od方向发射从磁场边界cd上的p点离开磁场,说明粒子受向右的洛伦兹力向右偏,由左手定则知粒子带正电荷,画出运动轨迹,根据几何知识求解偏转角,根据角度和时间关系求解周期;
(2)粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,根据牛顿第二定律得:$q{v_0}B=m\frac{{{v_0}^2}}{r}$和T=$\frac{2πR}{{v}_{0}}$知比荷;
(3)画出运动轨迹,弦最长为2L,找到对应的最大圆心角,从而知最长时间.
解答 解:(1)由粒子沿Od方向发射从磁场边界cd上的p点离开磁场,说明粒子受向右的洛伦兹力向右偏,由左手定则知粒子带正电荷
初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图1,其圆心为θ,
由几何关系有:sinθ=$\frac{\sqrt{3}}{2}$![]()
所以:θ=60°
$\frac{{t}_{0}}{T}$=$\frac{θ}{360°}$
解得:T=6t0
(2)粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,根据牛顿第二定律得:
$q{v_0}B=m\frac{{{v_0}^2}}{r}$
T=$\frac{2πR}{{v}_{0}}$
带电微粒在磁场中做圆周运动的周期为$T=\frac{2πm}{qB}$
联立以上式子解得$\frac{q}{m}$=$\frac{π}{3{B}_{0}{t}_{0}}$![]()
(3)如图2所示,在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦Ob=$\sqrt{3}$L,圆轨迹的直径为2L,所以:Ob弦对应的圆心角为120°,粒子在磁场中运动的最长时间 tmax=$\frac{T}{3}$=2t0
答:(1)粒子在磁场中的运动周期T为6t0;
(2)粒子的比荷为$\frac{π}{3B{t}_{0}}$;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间为2t0.
点评 本题考查分析和处理粒子在磁场中运动的轨迹问题,难点在于分析时间的最大值,也可以运用极限分析法分析.
| A. | 外力由F变为4F | B. | 感应电动势由E变为4E | ||
| C. | 电阻R的电功率由P变为4P | D. | 因为金属棒匀速所以P、F均不变 |
| A. | 放射性元素的半衰期随温度升高而减小 | |
| B. | 光和运动电子都具有波粒二象性 | |
| C. | α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10-10m | |
| D. | 结合能越大表示原子核中的核子结合的越紧密,原子核越稳定 |
| A. | $m\sqrt{2gh-{v_0}^2}-{v_0}$ | B. | $m\sqrt{2gh}$ | C. | $m\sqrt{{v_0}^2+2gh}$ | D. | $m\sqrt{2gh-{v_0}^2}$ |
| A. | 这列波的周期为2s | B. | 这列波的振幅为8cm | ||
| C. | 此时x=8m处质点沿y轴负方向运动 | D. | 此时x=4m处质点的速度大小为零 |
| A. | 击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 | |
| B. | 跳远时,在沙坑里填沙,是为了减小作用力 | |
| C. | 易碎品运输时,要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间,减小作用力 | |
| D. | 在车内推车推不动,是因为合外力冲量为零 |
| A. | 在高大的建筑物顶端安装避雷针 | |
| B. | 水泥厂利用静电除去废气中的粉尘 | |
| C. | 在制造轮胎的橡胶中添加导电材料 | |
| D. | 行驶中的油罐车尾带一条拖地的铁链 |