【題目】“太空粒子探測(cè)器”是由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成的,其原理可簡(jiǎn)化如下:如圖所示,輻射狀的加速電場(chǎng)區(qū)域邊界為兩個(gè)同心圓,圓心為O,外圓的半徑,電勢(shì),內(nèi)圓的半徑,電勢(shì),內(nèi)圓內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),收集薄板MN與內(nèi)圓的一條直徑重合,收集薄板兩端M、N與內(nèi)圓間各存在狹縫.假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量、電荷量的帶正電粒子,它們能均勻地吸附到外圓面上,并被加速電場(chǎng)從靜止開(kāi)始加速,進(jìn)入磁場(chǎng)后,發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在收集薄板MN上并被吸收(收集薄板兩側(cè)均能吸收粒子),不考慮粒子相互間的碰撞和作用.

(1)求粒子剛到達(dá)內(nèi)圓時(shí)速度的大。

(2)以收集薄板MN所在的直線為軸建立如圖的平面直角坐標(biāo)系.分析外圓哪些位置 的粒子將在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中做周期性運(yùn)動(dòng).指出該位置并求出這些粒子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)在磁場(chǎng)中所用時(shí)間.

【答案】(1) (2) (0, 2m),(2m, 0),(0, -2m),(-2m, 0)

【解析】(1)帶電粒子在電場(chǎng)中被加速時(shí),由動(dòng)能定理可知

解得:

(2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后,在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),有

解得r=1.0m

因?yàn)閞=R2,所以由幾何關(guān)系可知,從收集板左端貼著收集板上表面進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)圓周后,射出磁場(chǎng),進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)中先減速后反向加速,并返回磁場(chǎng),如此反復(fù)的周期運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T(mén)。

解得

粒子進(jìn)入電場(chǎng)的四個(gè)位置坐標(biāo)分別為(0, 2m),(2m, 0),(0, -2m),(-2m, 0)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,ab兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa=2m和xb=6m,圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象,下列說(shuō)法正確的是

A. 該波沿+x方向傳播,波速為1m/s

B. 質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)4s振動(dòng)的路程為4m

C. 此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿+y方向

D. 質(zhì)點(diǎn)at=2s時(shí)速度為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于一對(duì)作用力和反作用力的說(shuō)法中正確的是(

A. 只有當(dāng)相互作用的兩物體都處于靜止時(shí),它們之間的作用力和反作用力大小才相等

B. 摩擦力的反作用力亦可能是彈力

C. 一對(duì)作用力與反作用力對(duì)物體產(chǎn)生的作用效果可以不同

D. 一對(duì)作用力和反作用力可以相互平衡

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于牛頓第二定律Fma,下列說(shuō)法正確的是(  )

A. a的方向與F的方向相同

B. a的方向與F的方向相反

C. a的方向與F的方向無(wú)關(guān)

D. a的方向與F的方向垂直

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的幾種情況不可能出現(xiàn)的是(

A. 物體的加速度增大時(shí),速度反而減小

B. 物體的速度為零時(shí),加速度卻不為零

C. 物體的加速度不為零且始終不變,速度也始終不變

D. 物體的速度變化而速率不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一位游客在千島湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng)?砂延未(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20 cm,周期為3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過(guò)10 cm時(shí),游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi),游客能舒服登船的時(shí)間是(  )

A. 0.5 s B. 0.75 s C. 1.0 s D. 1.5 s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】氫燃料電池汽車(chē)由于是零排放,且加氫時(shí)間短、一次加氫續(xù)駛里程長(zhǎng),所以一直以來(lái)被作為新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展方向之一。某氫燃料電池汽車(chē),質(zhì)量為,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為,行駛在平直公路上時(shí)所受阻力恒為車(chē)重的0.1倍。若汽車(chē)從靜止開(kāi)始先以大小為4.0m/s2的加速度勻加速啟動(dòng),達(dá)到額定功率后,保持功率不變又加速行駛直到速度達(dá)到30m/s,整個(gè)過(guò)程行駛的路程為570m。取g=10m/s2,求:

(1)汽車(chē)的最大行駛速度;

(2)汽車(chē)從靜止到獲得30m/s的速度經(jīng)歷的時(shí)間。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)用如圖所示裝置測(cè)量重力加速度g,所用交流電頻率為50 Hz。在所選紙帶上取某點(diǎn)為0號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn),然后每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),所有測(cè)量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號(hào)如圖所示。

某同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔):

方法A:由g1=,g2=,…,g5=,取平均值=8.667 m/s2;

方法B:由g1=,g2=,g3=,取平均值=8.673 m/s2。

從數(shù)據(jù)處理方法看,在x1、x2、x3x4x5、x6中,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的,方法A中有____;方法B中有____。因此,選擇方法____(選填“A”或“B”)更合理,這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的____(選填“系統(tǒng)”或“偶然”)誤差。本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有____(試舉出兩條)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí):

(1)如圖所示,在測(cè)定玻璃的折射率的過(guò)程中,眼睛在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚看兩個(gè)大頭針,使B的像把A的像檔住。如果在眼睛這一側(cè)再插第三個(gè)大頭針C,應(yīng)使它把_________擋住,插第四個(gè)大頭針D,使它把_________________檔住,那么后兩個(gè)大頭針就確定了從玻璃磚射出的光線。

(2)某同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面,畫(huà)出的a'b'和c'd'都比實(shí)際側(cè)面向外側(cè)平移了一些,如圖所示,以后的操作均正確,畫(huà)光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折射點(diǎn)都確定在a'b'和c'd'上,則測(cè)出的n值將________.(偏大、不變或偏。

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