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【題目】如圖所示,x軸的上方存在垂直紙面向里磁感應強度大小為B0的勻強磁場,位于x軸下方離子源C發(fā)射質量為m、電荷量為q的一束負離子,其初速度大小范圍為0v0.這束離子經電勢差為U的電場加速后,從小孔O(坐標原點)垂直x軸并垂直磁場射入磁場區(qū)域,最后打到x軸上x軸上2a3a(a)區(qū)間水平固定放置一探測板假設每秒射入磁場的離子總數為N0,打到x軸上的離子數均勻分布(離子重力不計)

(1)求離子束從小孔O射入磁場后打到x軸的區(qū)間

(2)調整磁感應強度的大小,可使速度最大的離子恰好打在探測板的右端,求此時的磁感應強度大小B1;

(3)保持磁感應強度B1不變求每秒打在探測板上的離子數N;若打在板上的離子80%被板吸收,20%被反向彈回,彈回速度大小為打板前速度大小的0.6,求探測板受到的作用力大小

【答案】(1)[2a,4a] (2) B0 (3) N0 N0mv0

【解析】(1)對于初速度為0的離子,根據動能定理::qUmv

在磁場中洛侖茲力提供向心力: ,所以半徑:r1a

恰好打在x2a的位置;

對于初速度為v0的離子,qUmvm(v0)2

r22a,

恰好打在x4a的位置

故離子束從小孔O射入磁場打在x軸上的區(qū)間為[2a,4a]

(2)由動能定理

qUmvm(v0)2

r3

r3a

解得B1B0

(3)對速度為0的離子

qUmv

r4a

2r41.5a

離子打在x軸上的區(qū)間為[1.5a,3a]

NN0N0

對打在x2a處的離子

qv3B1

對打在x3a處的離子

qv4B1

打到x軸上的離子均勻分布,所以

由動量定理

Ft=-0.8Nm0.2N(0.6mm)

解得FN0mv0。

練習冊系列答案
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1圖乙中的FF兩力中,方向一定沿AO方向的是________。

2本實驗采用的科學方法是______(填正確答案標號)。

A.理想實驗法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.建立物理模型法

3某同學在坐標紙上畫出了如圖所示的兩個已知力F1F2,圖中小正方形的邊長表示2N,兩力的合力用F表示,F1、F2F的夾角分別為θ1θ2,關于F1、F2F、θ1θ2關系正確的有________(填正確答案標號)

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3)根據題意,試判斷小車運動的方向__________(填A指向F”F指向A”)。

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