如圖所示,磁感應強度大小為B=0.15T、方向垂直于紙面向里且分布在半徑R=0.10m的圓形磁場區(qū)域里,圓的左端和y軸相切于坐標原點O,右端和熒光屏MN相切于x軸上的A點,置于原點O的粒子源可沿x軸正方向發(fā)射速度為v=3.0×106m/s的帶負電的粒子流,粒子重力不計,比荷為q/m=1.0×108C/kg.現(xiàn)在以過O點且垂直于紙面的直線為軸,將圓形磁場緩慢地順時針旋轉了900,問:(提示:tg2θ=
2tgθ1-tg2θ

(1)在圓形磁場轉動前,粒子通過磁場后擊中熒光屏上的點與A點的距離;
(2)在圓形磁場旋轉過程中,粒子擊中熒光屏上的點與A的最大距離;
(3)定性說明粒子在熒光屏上形成的光點移動的過程.
分析:(1)粒子在磁場中做圓周運動,根據(jù)粒子的半徑公式和幾何關系可以求得粒子射出磁場時的位置,進而可以確定中熒光屏上的點與A點的距離;
(2)粒子在磁場中運動的軌跡是固定的,但磁場轉動時,其邊界和粒子軌跡相交點在發(fā)生變化,從而可以確定粒子擊中熒光屏上的點與A的最大距離;
(3)粒子飛出磁場的偏轉角度先變大后變小,故粒子擊中光屏的光點先向下移動,再向上移動.
解答:解:(1)沿圓形磁場半徑射入的粒子,射出磁場偏轉后,速度方向的易知其反向延長線過圓形磁場的圓心,
故可以等效為粒子從圓心直線射出.
r=
mv
Bq
=0.2m=2R

由幾何關系如圖可知tgθ=
R
r
=
1
2
y=Rtg2θ=
2
15
m
,
(2)分析可知,粒子在磁場中運動的軌跡是固定的,但磁場轉動時,其邊界和粒子軌跡相交點在發(fā)生變化,
射出點和O點之間距離越遠,速度的方向偏轉越大,
當圓形磁場的直徑和粒子的圓形軌跡相交時,粒子偏轉方向就達到最大.
易知θ=30°由圖可知,粒子的偏向角為600,AB=2R-rtan30°
AB=
1
5
-
3
15
(cm)
,y=ABtg600=
3
5
-
1
5
(cm)

(3)由分析可知,粒子飛出磁場的偏轉角度先變大后變小,故粒子擊中光屏的光點先向下移動,再向上移動.
點評:帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動解題一般程序是
  1、畫軌跡:確定圓心,幾何方法求半徑并畫出軌跡.
  2、找聯(lián)系:軌跡半徑與磁感應強度、速度聯(lián)系;偏轉角度與運動時間相聯(lián)系,時間與周期聯(lián)系.
  3、用規(guī)律:牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

傾角為α的導電軌道間接有電源,軌道上靜止放有一根金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強磁場,如圖所示,磁感應強度B逐漸增加的過程中,ab桿受到的靜摩擦力( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

截面積為0.2m2的100匝線圈A,處在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,如圖所示,磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律為B=0.6-0.02t(T)(t為時間,單位為秒),開始時S未閉合,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF,線圈電阻不計,求:
(1)閉合S后,通過R2的電流的大小和方向
(2)閉合S后一段時間又斷開,則S斷開后,通過R2的電量是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在寬為0.5m的平行導軌上垂直導軌放置一個有效電阻為r=0.6Ω的導體棒,在導軌的兩端分別連接兩個電阻R1=4Ω、R2=6Ω,其他電阻不計.整個裝置處在垂直導軌向里的勻強磁場中,如圖所示,磁感應強度 B=0.1T.當直導 體棒在導軌上以v=6m/s的速度向右運動時,求:直導體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)半導體中參與導電的電流載體稱為載流子.N型半導體的載流子是帶負電的電子,P型半導體的載流子是帶正電的“空穴”,如圖所示,一塊厚度為d、寬度為L的長方形半導體樣品,置于方向如圖所示、磁感應強度大小為B的勻強磁場中,當半導體樣品中通以向右的電流強度為I的恒定電流時,樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢差U,且上表面帶正電、下表面帶負電.設半導體樣品中每個載流子帶電荷量為q,半導體樣品中載流子的密度(單位體積內載流子的個數(shù))用n表示(已知電流I=nqvS,其中v為載流子定向移動的速度,S為導體橫截面積),則下列關于樣品材料類型的判斷和其中載流子密度n大小的表達式正確的是
( 。
A、是N型半導體,n=
BI
qdU
B、是P型半導體,n=
BI
qdU
C、是N型半導體,n=
BI
qLU
D、是P型半導體,n=
BI
qLU

查看答案和解析>>

同步練習冊答案