如图,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一未知初速度沿截面直径方向入射吋,穿过此区域的时间为t;若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感
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如图,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一未知初速度沿截面直径方向入射吋,穿过此区域的时间为t;若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感
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如图,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一未知初速度沿截面直径方向入射吋,穿过此区域的时间为t
;
若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了
,根据上述条件可求得的物理量为:
A带电粒子的初速度
B 带电粒子在磁场中运动的半径
C 带电粒子的动量
D 带电粒子在磁场中运动的周期
答案
D
解析
分析:在没有磁场时,不计重力的带电粒子以某一初速度沿截面直径方向入射,穿过此区域时粒子做匀速直线运动;在有磁场时,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,粒子做匀速圆周运动.在匀速直线运动中虽不知半径,但可由位移与时间列出与入射速度的关系,再由匀速圆周运动中半径公式可算出粒子的比荷、周期.
解答:解:无磁场时,带电粒子做匀速直线运动,设圆柱形区域磁场的半径为
,则
而有磁场时,带电粒子做匀速圆周运动,由半径公式可得:
由几何关系得,圆磁场半径与圆轨道半径的关系:
由三式联理可得:
设粒子在磁场中的运动时间
,粒子飞出此区域时,速度方向偏转60°角,则由周期公式可得:
由于不知圆磁场的半径,因此带电粒子的运动半径也无法求出,以及初速度无法求.
故选:D
点评:带电粒子仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,洛伦兹力只改变速度的方向不改变速度的大小,洛伦兹力对粒子也不做功.同时当粒子沿半径方向入射,则也一定沿着半径方向出射.
举一反三
(18分)如图所示,光滑的绝缘平台水平固定,在平台右下方有相互平行的两条边界MN与PQ,其竖直距离为h=1.7m,两边界间存在匀强电场和磁感应强度为B=0.9T且方向垂直纸面向外的匀强磁场,MN过平台右端并与水平方向呈θ=37°.在平台左端放一个可视为质点的A球,其质量为m
A
=0.17kg,电量为q=+0.1C,现给A球不同的水平速度,使其飞出平台后恰好能做匀速圆周运动.g取10m/s
2
.
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)要使A球在MNPQ区域内的运动时间保持不变,则A球的速度应满足的条件?(A球飞出MNPQ区域后不再返回)
(3)在平台右端再放一个可视为质点且不带电的绝缘B球,A球以v
A0
=3m/s的速度水平向右运动,与B球碰后两球均能垂直PQ边界飞出,则B球的质量为多少?
题型:不详
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如图所示,圆形匀强磁场半径R="l" cm,磁感应强度B=IT,方向垂直纸面向里,其上方有一对水平放置的平行金属板M、N,间距d=1cm,N板中央开有小孔S。小孔位于圆心O的正上方,S与0的连线交磁场边界于A.两金属板通过导线与匝数为100匝的矩形线圈相连(为表示线圈的绕向,图中只画了2匝),线圈内有垂直纸面向里且均匀增加的磁场,穿过线圈的磁通量变化率为△Φ/△t=100Wb/s。位于磁场边界上某点(图中未画出)的离子源P,在纸面内向磁场区域发射速度大小均为v=5
×10
5
m/s,方向各不相同的带正电离子,离子的比荷q/m=5×10
7
C/kg,已知从磁场边界A点射出的离子恰好沿直线AS进入M、N间的电场.(不计离子重力;离子碰到极板将被吸附)求:
(1)M、N之间场强的大小和方向;
(2)离子源P到A点的距离;
(3)沿直线AS进入M、N间电场的离子在磁场中运动的总时间(计算时取π=3).
题型:不详
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试判断下列各图中带电粒子受洛仑兹力方向或所带电荷种类或运动方向。
题型:不详
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长为 L 的正方形线框abcd电阻为 R ,以速度V匀速进入边长为L的正方形区域,该区域中磁场方向如图所示,磁感应强度大小均为 B ,则线框进入过程中( )
A.线框中产生的感应电流方向不变
B.线框刚进入磁场瞬间ab两点间电势差
C.线框进入L/2时所受安培力为
D.线框进入L/2过程中电路中产生的电量为
题型:不详
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如图所示,在空间有一坐标系xoy,直线OP与x轴正方向的夹角为
,第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线OP是他们的边界,OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B。一质量为m,电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿与OP成
角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ,质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出),则: ( )
A.粒子在第一象限中运动的时间为
B.粒子在第一象限中运动的时间为
C.Q点的横坐标为
D.Q点的横坐标为
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