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15.據(jù)有關(guān)資料介紹,受控?zé)岷司圩冄b置中有極高的溫度,因而帶電粒子將沒(méi)有通常意義上的“容器”可裝,而是由磁場(chǎng)約束使其在某個(gè)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng).現(xiàn)按下面的簡(jiǎn)化條件來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題:如圖所示是一個(gè)內(nèi)徑Rl=1.0m,外徑R2=2.0m的環(huán)狀區(qū)域的截面,區(qū)域內(nèi)有垂直截面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知氦核的荷質(zhì)比qm=4.8×107C/kg,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.4T,不計(jì)氦核的重力.設(shè)O點(diǎn)為氦核源,它能沿半徑方向射出各種速率的氦核,該磁場(chǎng)能約束住的氦核的最大速度vm=1.44×107m/s,如果粒子速度為2.4×107m/s 粒子的軌道半徑為1.25m.

分析 帶電粒子在磁場(chǎng)中由洛侖茲力充當(dāng)向心力;由題意明確粒子最大半徑,則可求得最大速度;同理可求得半徑.

解答 解:速度越大,軌跡圓半徑越大,要使沿0M方向運(yùn)動(dòng)的氦核不能穿越磁場(chǎng),則其在環(huán)形磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡圓中最大者與磁場(chǎng)外邊界圓相切    
設(shè)軌跡圓的半徑為r,則       r2+R12=(R2-r)
代入數(shù)據(jù)解得                r=0.75m          
洛倫茲力提供向心力,得:qBv=mv2r
則有:r=mvBq,
氦核不穿出磁場(chǎng)外邊界應(yīng)滿足的條件是mvmBq≤r',④
所以vmBqrm=0.4×4.8×107×0.75=1.44×107m/s
若速度為2.4×107m/s,則粒子半徑為:r=mvBq=2.4×1070.4×14.8×107=1.25m;
故答案為:1.44×107m/s;1.25m.

點(diǎn)評(píng) 本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),要注意根據(jù)題意明確粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡,再由洛侖茲力充當(dāng)向心力可求得待求量.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

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(1)此粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的速度的大小?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.機(jī)床變壓器的輸入電壓是220V,降壓后給額定電壓是36V、額定功率是40w的機(jī)床照明電燈正常供電,下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.變壓器的輸入、輸出功率之比是55:9
B.變壓器的輸入、輸出功率之比是9:55
C.變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比是55:9
D.變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比是9:55

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.如圖所示,地面和半圓軌道面PTQ均光滑.質(zhì)量M=l kg、長(zhǎng)L=4m的小車放在地面上,右端與墻壁的距離為s=3m,小車上表面與半圓軌道最低點(diǎn)P的切線相平.現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg的滑塊(不計(jì)大�。┮詖0=6m/s的初速度滑上小車左端,帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng).小車與墻壁碰撞時(shí)即被粘在墻壁上,已知滑塊與小車表面的滑動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2.求:
(1)判斷小車與墻壁碰撞前是否已與滑塊相對(duì)靜止并求小車與墻壁碰撞時(shí)滑塊的速度;
(2)若滑塊可以沿圓軌道從Q點(diǎn)拋出,求半圓軌道半徑R的取值范圍.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

10.如圖所示,用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有10匝,線圈由粗細(xì)均勻、單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為5g的導(dǎo)線繞制而成,三條細(xì)線呈對(duì)稱分布,穩(wěn)定時(shí)線圈平面水平,在線圈正下方放有一個(gè)圓柱形條形磁鐵,磁鐵的中軸線OO′垂直于線圈平面且通過(guò)其圓心O,測(cè)得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T,方向與豎直線成30°角,要使三條細(xì)線上的張力為零,線圈中通過(guò)的電流至少為(  )
A.0.02AB.0.1AC.0.2AD.0.4 A

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20.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖).實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條.某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng),以上說(shuō)法不正確的是( �。�
A.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)
B.兩根細(xì)繩應(yīng)相互垂直
C.橡皮條應(yīng)處于兩繩夾角的平分線上
D.每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)將橡皮繩的末端拉到同一位置
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F.如果只有一個(gè)彈簧秤,該驗(yàn)證工作將無(wú)法完成

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7.自行車尾燈的設(shè)計(jì)利用了光的全反射現(xiàn)象.下列自行車尾燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖中符合實(shí)際的是(  )
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4.在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中,高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng).質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員從高臺(tái)上跳下,在他入水前重心下降的高度為H.入水后他受到水的作用力而做減速運(yùn)動(dòng),在水中他的重心下降的最大高度為h.設(shè)水對(duì)他的平均作用力大小為F,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,則下列說(shuō)法或關(guān)系正確的是( �。�
A.他入水后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能減少量為Fh
B.他入水后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減少量為Fh
C.他在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滿足Fh=mg(H+h)
D.他在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減少了mg(H+h)

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5.利用光電傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,所給器材有:固定在底座上帶有刻度的豎直鋼管、鋼球吸附器、兩個(gè)光電門(mén)A、B,接鋼球用的小網(wǎng).

實(shí)驗(yàn)時(shí)首先利用游標(biāo)上有20小格的游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑d如圖乙所示,讀出d=1.035cm,再測(cè)出兩光電門(mén)之間的高度差h,最后由靜止釋放鋼球,記錄鋼球通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間間隔分別為t1、t2,取重力加速度為g.若滿足等量關(guān)系式2gh=1nx3ofxt22\fracuxz126st12(用所測(cè)物理量符號(hào)表示),則可驗(yàn)證鋼球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.

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