如图所示,在真空中,半环状 MAQPN区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B=0.5T。外环的半径R1=16cm,内环的半径R2=4cm,外环和内环的圆心为O,MOQ水平,沿OQ放置有照相底片。有一线状粒子源放在MN正下方(图中未画出),不断放出初速度均为v0=1.6×106m/s的同种正粒子,并通过MN沿与磁场垂直的方向竖直进入匀强磁场中,最后打到照相底片上,经检验底片上仅有PQ区域均被粒子打到。不考虑粒子间的相互作用,粒子重力忽略不计。
(1)求粒子的比荷;
(2)若照相底片沿OA放置,求底片上被粒子打到的区域的长度;
(3)撤去线状粒子源和照相底片,若该粒子垂直进入磁场的速度大小和方向可以任意改变。现要求该粒子从M点进入磁场,从Q点离开磁场(该粒子中途未离开磁场区域),而且在磁场中运动的时间最短,求该粒子从M点进入磁场的速度大小以及速度方向与MN夹角的正弦值。
高三物理解答题中等难度题
如图所示,在真空中,半环状 MAQPN区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B=0.5T。外环的半径R1=16cm,内环的半径R2=4cm,外环和内环的圆心为O,MOQ水平,沿OQ放置有照相底片。有一线状粒子源放在MN正下方(图中未画出),不断放出初速度均为v0=1.6×106m/s的同种正粒子,并通过MN沿与磁场垂直的方向竖直进入匀强磁场中,最后打到照相底片上,经检验底片上仅有PQ区域均被粒子打到。不考虑粒子间的相互作用,粒子重力忽略不计。
(1)求粒子的比荷;
(2)若照相底片沿OA放置,求底片上被粒子打到的区域的长度;
(3)撤去线状粒子源和照相底片,若该粒子垂直进入磁场的速度大小和方向可以任意改变。现要求该粒子从M点进入磁场,从Q点离开磁场(该粒子中途未离开磁场区域),而且在磁场中运动的时间最短,求该粒子从M点进入磁场的速度大小以及速度方向与MN夹角的正弦值。
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在真空中,半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在此区域外围空间有垂直纸面向里的大小也为B的磁场,如图,一个带电粒子从边界上的P点沿半径向外,以速度v0进入外围磁场,已知带电粒子质量m=2×10﹣10kg,带电量q=+5×10﹣6C,不计重力,磁感应强度B=1T,粒子运动速度v0=5×103m/s,圆形区域半径r=0.2m,求粒子第一次回到P点所需的时间.
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如图所示,真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向外,在x=r处的右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域(电场区域的左右边界如图中虚线所示),电场强度E=1.5×103N/C。在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:
(1)该粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动时间。
(2)该粒子最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。
(3)求荧光屏上出现发光点的范围
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如图所示,真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×103N/C.在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:
(1)粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动的时间?
(2)速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子,最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。
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如图所示,真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×103N/C.在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:
(1)粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动的时间?
(2)速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子,最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。
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如图所示,真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向外,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×103N/C。在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:
(1)该粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动时间。
(2)该粒子最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。
(3)求荧光屏上出现发光点的范围
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如图所示,真空中有一个半径r=0.5m的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向外,x轴与圆形磁场相切于坐标系原点O,在x=0.5m和x=1.5m之间的区域内有一个方向沿y轴正方向的匀强电场区域,电场强E=1.5×103N/C,在x=1.5m处竖有一个与x轴垂直的足够长的荧光屏,一粒子源在O点沿纸平面向各个方向发射速率相同、比荷C/kg的带正电的粒子,若沿y轴正方向射入磁场的粒子恰能从磁场最右侧的A点沿x轴正方向垂直进入电场,不计粒子的重力及粒子间的相互作用和其他阻力.求:
(1)粒子源发射的粒子进入磁场时的速度大小;
(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子从射出到打到荧光屏上的时间(计算结果保留两位有效数字);
(3)从O点处射出的粒子打在荧光屏上的纵坐标区域范围.
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