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题目
题型:广东难度:来源:
在光滑绝缘的水平桌面上,有两个质量均为m,电量为+q的完全相同的带电粒子P1和P2,在小孔A处以初速度为零先后释放.在平行板间距为d的匀强电场中加速后,P1从C处对着圆心进入半径为R的固定圆筒中(筒壁上的小孔C只能容一个粒子通过),圆筒内有垂直水平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场.P1每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,P1进入磁场第一次与筒壁碰撞点为D,∠COD=θ,如图所示.延后释放的P2,将第一次欲逃逸出圆筒的P1正碰圆筒内,此次碰撞刚结束,立即改变平行板间的电压,并利用P2与P1之后的碰撞,将P1限制在圆筒内运动.碰撞过程均无机械能损失.设d=
5
8
πR
,求:在P2和P1相邻两次碰撞时间间隔内,粒子P1与筒壁的可能碰撞次数.
附:部分三角函数值
答案
核心考点
试题【在光滑绝缘的水平桌面上,有两个质量均为m,电量为+q的完全相同的带电粒子P1和P2,在小孔A处以初速度为零先后释放.在平行板间距为d的匀强电场中加速后,P1从C】;主要考察你对粒子在有界磁场中运动等知识点的理解。[详细]
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φ
5
π
3
π
4
π
5
π
6
π
7
π
8
π
9
π
10
tanφ3.081.731.000.730.580.480.410.360.32
粒子在磁场中匀速圆周运动的周期T=
2πm
qB

    由几何知识,得半径r=Rtan
θ
2
=
mv
qB

      从C到D的时间tCD=
π-θ
T

     P1、P2每次碰撞都应当在C点.
    设P1在圆筒内转动了n圈和筒壁碰撞了K次后与P2相碰于C点,则K+1=
2πn
θ

    所以两粒子每次碰撞的时间间隔t=tCD(K+1)=
2πm
qB
π-θ
(k+1)
=
m(π-
2πn
k+1
)
qB
(k+1)

    在t 时间内,P2向左运动x再回到C,平均速度为
v
2

              t=2
x
v
2
=
4x
v
4d
v
=
5πR
2v

    由上述两式可得,
5πR
2v
m(π-
2πn
k+1
)
qB
(k+1)

           (k+1)
mv
qB
(1-
2n
k+1
)
5
2
R

            tan
k+1
(k+1-2n)
5
2


     当 n=1,K=2、3、4、5、6、7 时符合条件,K=1、8、9…不符合条件
     当 n=2,3,4….时,无论K等于多少,均不符合条件.
答:在P2和P1相邻两次碰撞时间间隔内,粒子P1与筒壁的可能碰撞次数为2、3、4、5、6、7.
如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上.在xOy平面内与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场.在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒.发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内.已知重力加速度大小为g.
(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大小与方向.
(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由.
(3)在这束带电磁微粒初速度变为2V,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由.魔方格
如图所示,下端封闭,上端开口、高h=5m内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有一质量m=10g、电荷量q=0.2c的小球.整个装置以v=5m/s的速度沿垂直于磁场方向进入B=0.2T、方向水平的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端管口飞出.取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性
(2)小球在管中运动的时间
(3)小球在管中运动的过程中增加的机械能.魔方格
如图所示是某离子速度选择器的原理示意图,在一半径为R=10cm的圆柱桶内有B=1×10-4T的匀强磁场,方向平行于轴线,在圆柱桶内某一直径两端开有P、Q两个小孔,其中P孔作为入射孔,离子束以不同角度入射,最后有不同速度的离子束从Q孔射出,现有一离子源发射荷质为2×1011C/kg的阳离子,且粒子束中速度分布连续,当角θ=45°时,出射离子速度v的大小是(  )
A.


2
×108
m/s
B.2


2
×106
m/s
C.2


2
×108
m/s
D.4


2
×106
m/s
魔方格
如图,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向度垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是(  )
A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线
B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线
C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线
D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线
魔方格
质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中作匀速圆周运动,轨道半径分别为RP和Ra,周期分别为TP和Ta,则下列选项正确的是(  )
A.RP:Ra=1:2Tp:Ta=1:2B.RP:Ra=1:1Tp:Ta=1:1
C.RP:Ra=1:1Tp:Ta=1:2D.RP:Ra=1:2Tp:Ta=1:1