如圖為裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場區(qū)邊界面的交線，勻強磁場分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強度B=0.4T，方向垂直紙面向外，A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45°．在A1A2左側(cè)，固定的薄板和等大的擋板均水平放置，它們與垂直截面交線分別為S1、S2，相距L=0.2m．在薄板上P處開一小孔，P與A1A2線上點D的水平距離為L．在小孔處裝一個電子快門．起初快門開啟，一旦有帶正電微粒通過小孔，快門立即關(guān)閉，此后每隔T=3.0×10-3s開啟一次并瞬間關(guān)閉．從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒，它經(jīng)過磁場區(qū)域后入射到P處小孔．通過小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍．
（1）通過一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應(yīng)為多少？
（2）求上述微粒從最初水平射入磁場到第二次離開磁場的時間．（忽略微粒所受重力影響，碰撞過程無電荷轉(zhuǎn)移．已知微粒的荷質(zhì)比
q
m
=1.0×103C/kg．只考慮紙面上帶電微粒的運動）
（1）如圖所示，設(shè)帶正電微粒在S1S2之間任意點Q以水平速度v0進入磁場，微粒受到的洛侖茲力為f，在磁場中做圓周運動的半徑為r，有：
Bqv0=
mv02
r

解得：r=
mv0
Bq

欲使微粒能進入小孔，半徑r的取值范圍為：L＜r＜2L
代入數(shù)據(jù)得：80m/s＜v0＜160m/s
欲使進入小孔的微粒與擋板一次相碰返回后能通過小孔，還必須滿足條件：
L
v0
+
L
0．5v0
=nT其中n=1，2，3，…可知，只有n=2滿足條件，即有：v0=100m/s
（2）設(shè)微粒在磁場中做圓周運動的周期為T0，從水平進入磁場到第二次離開磁場的總時間為t，設(shè)t1、t4分別為帶電微粒第一次、第二次在磁場中運動的時間，第一次離開磁場運動到擋板的時間為t2，碰撞后再返回磁場的時間為t3，運動軌跡如答圖所示，則有：
T0=
2πr
v0
；t1=
3
4
T0；t2=
2L
v0
；t3=
4L
v0
；t4=
1
4
T0
所以t=t1+t2+t3+t4=2.8×10-2s
答：（1）通過一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應(yīng)為100m/s；
（2）上述微粒從最初水平射入磁場到第二次離開磁場的時間為2.8×10-2s．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，真空中有以（r，0）為圓心，半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y=r的虛線上方足夠大的范圍內(nèi)，有方向水平向左的勻強電場，電場強度的大小為E．從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運動軌跡均在紙面內(nèi)，且質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，不計重力、粒子間的相互作用力及阻力的作用．求：
（1）質(zhì)子射入磁場時速度的大小：
（2）沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子，到達y軸所需的時間；
（3）與x軸正方向成30°角（如圖所示）射入的質(zhì)子，從離開磁場到達y軸所需要的時間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

容器內(nèi)某放射性原子在衰變生成新核過程中放出一個粒子，設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，設(shè)粒子從放射源出進入平行極板S1窄縫時初速度近似為零，平板電極S1和S2間的電勢差為U，粒子經(jīng)電場加速后，沿OX方向進入磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強磁場，OX垂直平板電極S2，當粒子從P點離開磁場右邊界MN時，其速度方向與OX方位的夾角θ=60°，如圖所示，整個裝置處于真空中．
（1）求粒子在磁場中沿圓弧運動的軌道半徑R；
（2）求粒子在磁場中運動所用時間t；
（3）若撤去磁場，并在原磁場區(qū)域加上平行于極板方向的勻強電場，使粒子仍然從邊界MN上岸原方向出射，求所加勻強電場的電場強度大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示R為某種放射性元素，虛線框內(nèi)是水平方向的勻強磁場，PQ是厚紙板，MN是熒光屏，實驗時發(fā)現(xiàn)屏上O、A兩處有亮斑，下面判斷正確的是（　　）
A．磁場方向指向紙內(nèi)，到達O點的是中子
B．磁場方向指向紙內(nèi)，到達A點的是β粒子
C．增強磁場有可能使A處亮斑消失
D．增強磁場有可能在O點之上新增一個亮斑

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，電子電量為e=1.6×10-19C，質(zhì)量為m=9.0×10-31kg，在O點以水平速度v0=8.0×106m/s沿極板中心飛入平行板電容器，已知兩極板間距為d=16cm，板長為l=16cm，電子恰好從上極板的邊緣飛出，進入垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，區(qū)域足夠大，電子在磁場力的作用下又恰好從下極板邊緣進入電場，并在進入電場瞬間改變極板電性，電壓大小不變，（電子重力不計）求：
（1）電子第一次通過電場所花的時間．
（2）兩極板間的電壓大�。�
（3）磁場的磁感應(yīng)強度B為多少？
（4）請在圖中畫出電子在電場和磁場中運動的所有軌跡（不要求計算）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，將磁鐵靠近陰極射線管（電子射線管）時，發(fā)現(xiàn)電子束會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是（　�。�
A．使電子束偏轉(zhuǎn)的作用力是洛倫茲力
B．使電子束偏轉(zhuǎn)的作用力是電場力
C．若圖中的電子束向下偏，則陰影部分對應(yīng)的為N極
D．若陰影部分對應(yīng)的為S極，則電子束向上偏

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

一個質(zhì)量m=0.1g的小滑塊，帶有q=5×10-4C的電荷，放置在傾角α=30°的光滑斜面上（斜面絕緣），斜面置于B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示．小滑塊由靜止開始沿斜面下滑，其斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面．
問：（1）小滑塊帶何種電荷？
（2）小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？
（3）該斜面的長度至少多長？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，圓形勻強磁場半徑R=lcm，磁感應(yīng)強度B=IT，方向垂直紙面向里，其上方有一對水平放置的平行金屬板M、N，間距d=1cm，N板中央開有小孔S．小孔位于圓心0的正上方，S與O的連線交磁場邊界于A．兩金屬板通過導(dǎo)線與匝數(shù)為100匝的矩形線圈相連（為表示線圈的繞向，圖中只畫了2匝），線圈內(nèi)有垂直紙面向里且均勻增加的磁場，穿過線圈的磁通量變化率為
△φ
△t
=100wb/s．位于圓形磁場邊界上某點（圖中未畫出）的離子源P，在紙面內(nèi)向磁場區(qū)域發(fā)射速度大小為v=5
3
×105m/s，方向指向圓心的帶正電的離子，離子的比荷為
q
m
=5×107c/kg，經(jīng)一段時間后離子從磁場邊界A點射出，沿直線AS進入M、N間的電場．（不計離子重力；離子碰到極板將被吸附）求：
（1）M、N間場強的大小和方向；
（2）離子源P到A點的距離；
（3）請計算說明離子進入M、N間電場后能否返回？
（4）離子在磁場中運動的總時間（計算時取π=3）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在y軸的右側(cè)存在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，在x軸的上方有一平行板式加速電場．有一薄絕緣板放置在y軸處，且與紙面垂直．現(xiàn)在一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場加速，然后以垂直于板的方向沿直線從A處穿過絕緣板，而后從x軸上的D處以與x軸負向夾角為30°的方向進入第四象限，此時再加一勻強電場，使粒子能沿直線從D點到達y軸上的C點．已知OD長為l，不計粒子的重力．求：
（1）粒子射入絕緣板之間的速度；
（2）粒子經(jīng)過絕緣板時損失了多少動能；
（3）所加勻強電場的電場強度的大小及方向；
（4）帶電粒子在y軸的右側(cè)運行的總時間．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案