题目内容
如图所示,有一轴线水平且垂直纸面的固定绝缘弹性圆筒,圆筒壁光滑,筒内有沿轴线向里的匀强磁场B,O是筒的圆心,圆筒的内半径r=0.40m。在圆筒底部有一小孔a(只能容一个粒子通过)。圆筒下方一个带正电的粒子经电场加速后(加速电场未画出),以v=2×104m/s的速度从a孔垂直磁场B并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒。.已知该带电粒子每次与
筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子的重力和空气阻力,粒子的荷质比q/m=5×107(C/kg),求磁感应强度B多大(结果允许含有三角函数式)?
解:带电粒子在磁场中作匀速圆周运动,
得:
(2分)
由于带电粒子与圆筒壁碰撞时无电量和能量损失,那么每次碰撞前后粒子速度大小不变、速度方向总是沿着圆筒半径
方向,4个碰撞点与小孔a恰好将圆筒壁五等分,粒子在圆筒内的轨迹具有对称性,由5段相同的圆弧组成,设每段轨迹圆弧对应的圆心角为θ,则由几何关系可得:
解得,
(3) (2分)
有两种情形符合题意(如图所示):
(1)情形1:每段轨迹圆弧对应的圆心角为
(2分)
联立(2)(3)并代入θ值得:
T (2分)
(2)情形2:每段轨迹圆弧对应的圆心角为
(2分)
联立(2)(3)并代入θ值及数据得:
T (2分)
如图所示,平直路面上有A、B两块挡板,相距6 m,一物块以8 m/s的初速度从紧靠A板处出发,在A、B两板间做往复匀减速运动。物块每次与A、B板碰撞后以原速被反弹回去,现要求物块最终停在距B板2 m处,已知物块和A挡板只碰撞了一次,则物块的加速度大小可能为( )
| A.1.2 m/s2 B.1.6 m/s2 C.2 m/s2 D.2.4 m/s2
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