题目内容
如图所示,在某种装置中有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于xOy所在的平面向外.某时刻在A点(x=l0 ,y=0)处,一质子沿y轴的负方向进入磁场。已知质子的质量为m,电量为e。
(1)如果质子经过坐标原点O,求:质子的速度大小。
(2)如果质子从A点进入磁场的同一时刻,一个α粒子从C点(x=-l0 ,y=0)进入磁场,已知α粒子的质量是质子质量的4倍,电量是质子电量的2 倍。
② 若α粒子与质子在坐标原点O处相遇,求:α粒子速度的大小和方向。
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(1)质子进入磁场后做圆周运动,圆心在x轴上的
点,设质子的速度为
,
其轨道半径
, (2分)
由牛顿定律得:
(1分)
解得
(1分)
(2)
①
(1分)
(1分)
质子在磁场中做圆周运动的周期为
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(1分)
因α粒子的
,所以α粒子在磁场中做圆周运动的周期为
(1分)
所以
(1分)
②α粒子从C点射入磁场,要想经过O点,速度方向必与磁场垂直,并且在xoy平面内做圆周运动,C点及O点都在这个圆周上,如图所示。
当
时,设α粒子轨迹圆弧的圆心角为
,则有:
(2分)
当n=0时
(1分)
α粒子在t1时刻过O点与质子相遇,由几何关系可得:
(1分)
得
(1分)
方向与x轴夹角为
(1分)
当n=1时
(1分)
α粒子在t2时刻过O点与质子相遇,其轨道半径由几何关系可知仍然为:
(1分)
故
(1分)
方向与x轴夹角为
(1分)
当
时,由于
α粒子与质子不可能在O处相遇。(1分)
用其它解法得出正确答案的也同样给分。
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某品牌汽车在某次测试过程中数据如下表所示,请根据表中数据回答问题.
整车行驶质量 | 1 500 kg |
额定功率 | 75 kW |
加速过程 | 车辆从静止加速到108 km/h所需时间为10 s |
制动过程 | 车辆以36 km/h行驶时的制动距离为5.0 m |
已知汽车在水平公路上沿直线行驶时所受阻力f跟行驶速率v和汽车所受重力mg的乘积成正比,即f=kmgv,其中k=2.0×10-3s/m.取重力加速度g=10 m/s2.
(1)若汽车加速过程和制动过程都做匀变速直线运动,求这次测试中加速过程的加速度a1的大小和制动过程的加速度a2的大小;
(2)求汽车在水平公路上行驶的最大速度vm;
(3)把该汽车改装成同等功率的纯电动汽车,其他参数不变.若电源功率转化为汽车前进的机械功率的效率η=90%.假设1 kW·h电能的售价为0.50元(人民币),求电动汽车在平直公路上以最大速度行驶距离s=100 km时所消耗电能的费用.