(12分)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置,環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場(chǎng),質(zhì)量為m,電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來(lái)電勢(shì)都為零,每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí),A板電勢(shì)升高為+U,B板電勢(shì)仍保持為零,粒子在兩極間電場(chǎng)中加速,每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板電勢(shì)又降為零,粒子在電場(chǎng)一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而繞行半徑不變.

(1) 設(shè)t=0時(shí),粒子靜止在A板小孔處,在電場(chǎng)作用下加速,并繞行第一圈.求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能En
(2) 為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)必須周期性遞增.求粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(3) 求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R).
(1);(2);(3)

試題分析:(1) 由于洛侖茲力永遠(yuǎn)不做功,只有電場(chǎng)力做功,
由動(dòng)能定理得:     (2分)
(2) 由 得
  (1分)
在洛侖茲力作用下,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
,得         (2分)
所以       (2分)
(3) 在洛侖茲力作用下,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的周期,(2分)
所以 , (n=1,2,3……)    (2分)
所以 )             (2分)
點(diǎn)評(píng):難題。帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題應(yīng)注意:洛倫茲力提供向心力,洛倫茲力不做功;此題中要特別注意粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑不變,隨速度變化粒子運(yùn)動(dòng)周期是變化的。
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質(zhì)子(H)、氘核(H)以同樣速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它們都作勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)r1、r2為這兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑,T1、T2是它們的運(yùn)動(dòng)周期,則下列關(guān)系式正確的是
A.r1=r2,T1=T2 B.r1<r2,T1<T2 
C.r1>r2,T1>T2D.r1<r2,T1=T

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質(zhì)子()和粒子()從靜止開始經(jīng)相同的電壓加速后進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng),則這兩個(gè)粒子的動(dòng)能之比為     ,軌道半徑之比為      ,周期之比為         

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電子(e,m)以速度v0與x軸成30°角垂直射入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,經(jīng)一段時(shí)間后,打在x軸上的P點(diǎn),如圖10所示,則P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為____,電子由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間為_____

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,在x軸上方有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,x軸的下方有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E。有一質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子(不計(jì)重力),從y軸上的M點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)靜止釋放,最后恰好沿y的負(fù)方向進(jìn)入放在N(a,0)點(diǎn)的粒子收集器中,由上述條件可以判定該粒子帶        電荷,磁場(chǎng)的方向?yàn)?u>    ,M點(diǎn)的縱坐標(biāo)是            。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,電子槍發(fā)射電子經(jīng)加速后沿虛線方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中圓內(nèi)),由圖中實(shí)線方向出磁場(chǎng),最后打在屏上P點(diǎn)。則磁場(chǎng)的方向?yàn)?br />
A.垂直紙面向外B.垂直紙面向內(nèi)
C.平行紙面向上D.平行紙面向右

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是(  )
A.洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功
B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能
C.洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)
D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,半徑為r的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.半圓的左邊分別有兩平行金屬網(wǎng)M和金屬板 N,M? N兩板所接電壓為U,板間距離為d.現(xiàn)有一群質(zhì)量為m?電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力)由靜止開始從金屬板 N上各處開始加速,最后均穿過(guò)磁場(chǎng)右邊線PQ.求這些粒子到達(dá)磁場(chǎng)右邊線PQ的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間差.

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一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有交變電流,把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中,粒子將在管中(不計(jì)重力影響)(  )
A.做圓周運(yùn)動(dòng)B.沿軸往返運(yùn)動(dòng)
C.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

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