當(dāng)前位置： 2020年天津市南開中學(xué)高考物理模擬試卷（二）> 試題詳情

如圖所示，在半徑為a的圓柱空間中（圖中圓為其橫截面）充滿磁感應(yīng)強度大小為B的均勻磁場，其方向平行于軸線遠(yuǎn)離讀者。在圓柱空間中垂直軸線平面內(nèi)固定放置一絕緣材料制成的邊長為L=1.6a的剛性等邊三角形框架ΔDEF，其中心O位于圓柱的軸線上。DE邊上S點（
DS
=
1
4
L
）處有一發(fā)射帶電粒子的源，發(fā)射粒子的方向皆在圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下。發(fā)射粒子的電量皆為q（＞0），質(zhì)量皆為m,但速度v有各種不同的數(shù)值。若這些粒子與三角形框架的碰撞均為完全彈性碰撞，并要求每一次碰撞時速度方向垂直于被碰的邊。試問：
（1）帶電粒子速度v的大小取哪些數(shù)值時可使S點發(fā)出的粒子最終又回到S點？
（2）這些粒子中，回到S點所用的最短時間是多少？

【考點】帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動；牛頓第二定律的簡單應(yīng)用；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：266引用：2難度：0.1

相似題

1．如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)有方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度B=
π
10
T的勻強磁場，第三象限內(nèi)有方向沿y軸負(fù)方向、電場強度E=20V/m的勻強電場．現(xiàn)將大量質(zhì)量相等、帶電量不同的粒子，從y軸上PQ之間各處沿x軸正方向于某一瞬間全部射入磁場．已知粒子的質(zhì)量m=10^-10kg,初速度v₀=1.6×10³m/s,帶電量q的范圍為2.5×10^-6C至1×10^-5C，所有粒子都能從坐標(biāo)原點O處進(jìn)入第三象限．足夠大的熒光屏MN位于直線y=-0.64m處，粒子打到熒光屏的瞬間，熒光屏上被粒子擊中的位置會發(fā)光．不計粒子重力，計算時可取
16
π
=5，求：
（1）PQ兩點之間的距離；
（2）熒光屏發(fā)光的持續(xù)時間；
（3）已知帶電量q=1×10^-5C的粒子能夠打中熒光屏的A點．若將熒光屏繞A點順時針轉(zhuǎn)過一定角度θ（如圖中虛線所示），且θ滿足0＜θ＜135°．試問是否存在一個角度θ使得從PQ之間同時釋放的所有粒子能夠在同一時刻到達(dá)熒光屏．若存在，請求出θ的值；若不存在，請說明原因．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：8引用：1難度：0.5
解析
2．如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從O點垂直MN邊界進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，速度方向與磁場方向垂直，最后在MN邊界上的P點．設(shè)帶電粒子初速度為零且不計重力：
①計算粒子進(jìn)入磁場時的速率；
②判斷該粒子帶正電還是負(fù)電；
③計算OP間的距離．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：257引用：1難度：0.5
解析
3．如圖甲所示，在真空中半徑r=3×10^-2m的圓形區(qū)域內(nèi)．有磁感應(yīng)強度B=0.2T．方向如圖的勻強磁場．一束帶正電的粒子電荷量q=1.6×10^-19C，質(zhì)量m=1.6×10^-27kg,以初速度v₀=1.0×10⁶m/s.從磁場邊界上直徑ab的a端沿各個方向射入磁場且初速度方向都垂直于磁場方向．不計粒子重力．計算時取sin=37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）當(dāng)粒子的速度方向與直徑ab的夾角α為多少時．粒子剛好從磁場邊界b處飛出磁場．該粒子在磁場中運動的時間是多少？
（2）若粒子射入磁場的速度改為v=3.0×10⁵m/s,其他條件不變．試用曲線在圖乙中畫出該束粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域．要求有簡要的文字說明．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：12引用：0難度：0.9
解析

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