(15分)如题图所示,在半径为a的圆柱空间中(图中圆为其横截面)充满磁感应强度大小为B的均匀磁场,其方向平行于轴线远离读者.在圆柱空间中垂直轴线平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L=1.6a的刚性等边三角形框架ΔDEF,其中心O位于圆柱的轴线上.DE边上S点()处有一发射带电粒子的源,发射粒子的方向皆在题图中截面内且垂直于DE边向下。发射粒子的电量皆为q(>0),质量皆为m,但速度v有各种不同的数值。若这些粒子与三角形框架的碰撞无能量损失(不能与圆柱壁相碰),电量也无变化,且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的边。试问:
(1)带电粒子经多长时间第一次与DE边相碰?
(2)带电粒子速度v的大小取哪些数值时可使S点发出的粒子最终又回到S点?
(3)这些粒子中,回到S点所用的最短时间是多少?
高二物理解答题困难题
(15分)如题图所示,在半径为a的圆柱空间中(图中圆为其横截面)充满磁感应强度大小为B的均匀磁场,其方向平行于轴线远离读者.在圆柱空间中垂直轴线平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L=1.6a的刚性等边三角形框架ΔDEF,其中心O位于圆柱的轴线上.DE边上S点()处有一发射带电粒子的源,发射粒子的方向皆在题图中截面内且垂直于DE边向下。发射粒子的电量皆为q(>0),质量皆为m,但速度v有各种不同的数值。若这些粒子与三角形框架的碰撞无能量损失(不能与圆柱壁相碰),电量也无变化,且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的边。试问:
(1)带电粒子经多长时间第一次与DE边相碰?
(2)带电粒子速度v的大小取哪些数值时可使S点发出的粒子最终又回到S点?
(3)这些粒子中,回到S点所用的最短时间是多少?
高二物理解答题困难题查看答案及解析
一半径为R的薄圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的中心轴线平行,筒的横截面如图所示.图中直径MN的两端分别开有小孔,筒可绕其中心轴线转动,圆筒的转动方向和角速度大小可以通过控制装置改变.一不计重力的带负电粒子从小孔M沿着MN方向射入磁场,当筒以大小为ω0的角速度转过90°时,该粒子恰好从某一小孔飞出圆筒.
(1)若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,求该粒子的比荷和速率分别是多大?
(2)若粒子速率不变,入射方向在该截面内且与MN方向成30°角,则要让粒子与圆筒无碰撞地离开圆筒,圆筒角速度应为多大?
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
一半径为R的薄圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的中心轴线平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒可绕其中心轴线顺时针转动,转动的角速度大小可以通过控制装置改变。一不计重力的带负电粒子,从小孔M沿着MN方向以速度v射入磁场,当筒以某一角速度转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒(不考虑粒子与筒碰撞)。
(1)粒子的比荷是多大?
(2)保持粒子速率不变,使其入射方向在该截面内且与MN方向成30°角,粒子仍然从小孔N飞出圆筒,则圆筒转动的角速度至少为多大?
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,横截面半径为2R的圆柱形(侧面为理想边界)空间内充满平行中心线的匀强磁场,磁感应强度为B.在磁场外套有一圆形线圈,横截面半径为3R,共N匝,则穿过该线圈的磁通量为( )
A.9NπR2B B.9πR2B C.4NπR2B D.4πR2B
高二物理选择题简单题查看答案及解析
如图,圆柱桶的一个横截面在xOy平面内,与x轴相切于坐标原点O,圆心为,半径为,在与y轴成=角的直径两端开有小孔和。现在桶内加匀强磁场,磁感应强度为,方向平行于轴线向外,该装置就是一个离子速度选择器。离子束以某一入射角从孔射入,取值不同,就有不同速率的离子从孔射出。x轴下方存在方向沿x轴正向的匀强电场,其右边界上放置一个与y轴平行、间距为的挡板,板上开有小孔(与、、共线),紧靠孔处安放一离子探测器。当离子源S以入射角对准孔发射某种正离子,电场场强大小为时,探测器检测到有离子射入。不计离子重力和离子间的作用,打在桶壁和挡板上的离子不再反弹。试求:
(1)射入探测器上的离子的比荷(电荷量与质量之比);
(2)射入探测器上的离子在磁场和电场中运动的时间之比。
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r.在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速度为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,设两电极之间的电压大小为U,则( )
A. U= B. U= C. U= D. U=
高二物理单选题中等难度题查看答案及解析
如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r0.在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少(不计重力,整个装置在真空中)?
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r0.在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少(不计重力,整个装置在真空中)?
高二物理解答题困难题查看答案及解析
空间有一圆柱形匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,磁场方向垂直横截面,该区域的横截面的半径为R。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以某一速度沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力,该进入磁场时的速度大小为( )
A. B. C. D.
高二物理单选题简单题查看答案及解析