分析 (1)對(duì)粒子加速過程,由動(dòng)能定理求得進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度.粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合兩個(gè)分位移公式求解.
(2)根據(jù)動(dòng)能定理求出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度.根據(jù)洛倫茲力提供向心力,求出粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.粒子剛好不能穿出磁場(chǎng)時(shí)的環(huán)帶寬度為磁場(chǎng)的最小寬度,其軌跡與磁場(chǎng)邊界相切,畫出粒子剛好不能穿出磁場(chǎng)的軌跡圖,根據(jù)半徑公式結(jié)合幾何關(guān)系求解.
(3)由幾何關(guān)系求出軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角,得出周期,即可求解時(shí)間.
解答 解:(1)設(shè)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)瞬間的速度為v0,由動(dòng)能定理得:
qUAB=12mv02 …①
進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的加速度為:a=qUCDmd …②
設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則有:
L=v0 t…③
y=12at2=√36L …④
可見,粒子恰好從D板右端射出.
(2)設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為v,對(duì)粒子的偏轉(zhuǎn)過程,由動(dòng)能定理有:
13qU0=12mv2-12mv02…⑤
解得:v=√8qU03m…⑥
在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,有:R=mvqB0=13L…⑦
如圖1所示,設(shè)環(huán)形帶外圓半徑為R2,則有:(R2-R)2=R12+R2…⑧
解得:R2=L…⑨(1分)
所求d=R2-R1=(1-√33)L …⑩
(3)由圖2可得sinα=12dR=√32,則α=60° …(11)
則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t磁場(chǎng)=\frac{240°}{360°}T=\frac{2}{3}T …(12)
又粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為:T=\frac{2πm}{{q{B_0}}}…(13)
聯(lián)立解得:t磁場(chǎng)=\frac{2πL}{3}\sqrt{\frac{m}{{6q{U_0}}}}…(14)
答:(1)粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上偏移的距離為\frac{{\sqrt{3}}}{6}L;
(2)若粒子不能從環(huán)形帶磁場(chǎng)的右側(cè)穿出,環(huán)形帶磁場(chǎng)的最小寬度為(1-\frac{{\sqrt{3}}}{3})L.
(3)在環(huán)形帶磁場(chǎng)最小寬度時(shí),粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為\frac{2πL}{3}\sqrt{\frac{m}{{6q{U_0}}}}.
點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了帶電粒子分別在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況,當(dāng)兩極間加上電壓時(shí),粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解問題.粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),要掌握住半徑公式,畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡后,幾何關(guān)系就比較明顯了.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 將它從地球上發(fā)射到L2點(diǎn)的發(fā)射速度大于7.9 km/s | |
B. | 它繞太陽運(yùn)行的周期比地球繞太陽運(yùn)行的周期長(zhǎng) | |
C. | 它繞太陽運(yùn)行的線速度比地球繞太陽運(yùn)行的線速度小 | |
D. | 它繞太陽運(yùn)行的向心加速度比地球繞太陽運(yùn)行的向心加速度小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | “嫦娥五號(hào)”在b點(diǎn)處于完全失重狀態(tài) | |
B. | “嫦娥五號(hào)”在d點(diǎn)的加速度等于\frac{g{R}^{2}}{{r}^{2}} | |
C. | “嫦娥五號(hào)”在a點(diǎn)速率大于在c點(diǎn)的速率 | |
D. | “嫦娥五號(hào)”在c點(diǎn)速率大于在e點(diǎn)的速率 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在0~1s內(nèi),合力做正功 | B. | 在0~2s內(nèi),合力總是做負(fù)功 | ||
C. | 在1s~2s內(nèi),合力不做功 | D. | 在0~3s內(nèi),合力總是做正功 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 副線圈兩端的電壓有效值均為6V | B. | 副線圈兩端的電壓有效值均為36V | ||
C. | 燈泡Ⅱ變亮 | D. | 燈泡Ⅲ變亮 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 湯姆生通過研究陰極射線實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了電子和質(zhì)子的存在 | |
B. | 裂變物質(zhì)體積小于臨界體積時(shí),鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能進(jìn)行 | |
C. | 盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 | |
D. | 衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛形成的 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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