【題目】一圓筒的橫截面如圖所示，圓心為O、半徑為R，在筒上有兩個(gè)小孔M，N且M、O、N在同一水平線上。圓筒所在區(qū)域有垂直于圓筒截面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在圓筒左側(cè)有一個(gè)加速電場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，由靜止經(jīng)電場(chǎng)加速后從M孔沿MO方向射入圓筒．已知粒子與圓筒碰撞時(shí)電荷量保持不變，碰撞后速度大小不變，方向與碰撞前相反，不計(jì)粒子重力。

(1)若加速電壓為U0，要使粒子沿直線MN運(yùn)動(dòng)，需在圓筒內(nèi)部空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，求所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；

(2)若帶電粒子與圓筒碰撞三次后從小孔N處射出，求粒子在圓筒中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；

【答案】（1）（2）或

【解析】（1）帶電粒子在平行板加速過(guò)程中，由動(dòng)能定理得

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡qv0B=qE 解得

（2）帶粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期

帶電粒子與環(huán)碰撞三次有兩種情況：

第一種情況如下圖所示，

兩次碰撞點(diǎn)與圓環(huán)圓心的連線夾角α=

兩次碰撞過(guò)程粒子通過(guò)弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角β=π–α=

整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí)間

第二種情況如下圖所示，

兩次碰撞點(diǎn)與圓環(huán)圓心的連線夾角α′=

兩次碰撞過(guò)程粒子通過(guò)弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角β′=π–α′=

整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí)間

所以帶電粒子在圓環(huán)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為或

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在閉合的鐵芯左側(cè)的線圈與滑動(dòng)變阻器，電池構(gòu)成閉合電路，abc為三個(gè)閉合的不同材料金屬圓環(huán)。若線圈產(chǎn)生磁感線全部集中在鐵芯內(nèi)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭從左向右滑動(dòng)時(shí).下列說(shuō)法正確的是

A. 只有A環(huán)中有感應(yīng)電流

B. a、b、c三個(gè)環(huán)中均有感應(yīng)電流

C. a、c兩環(huán)中的感應(yīng)電流一定相等

D. a、b兩環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定相等

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】回旋加速器是加速帶電粒子的常用儀器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距極小，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖乙所示(俯視)．設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為＋q，該粒子從粒子源S進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì)，兩金屬盒狹縫處加高頻交變電壓，加速電壓大小U可視為不變，粒子重力不計(jì)，粒子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)等于回旋半周的次數(shù)，求：

(1)粒子在回旋加速器中經(jīng)過(guò)第一次加速可以達(dá)到的速度和第一次在磁場(chǎng)中的回旋半徑；

(2)粒子在第n次通過(guò)狹縫前后的半徑之比；

(3)粒子若能從上側(cè)邊緣的引出裝置處導(dǎo)出，則R與U、B、n之間應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】（多選題）如圖所示，在高速路口的轉(zhuǎn)彎處，路面外高內(nèi)低．已知內(nèi)外路面與水平面的夾角為θ，彎道處圓弧半徑為R，重力加速度為g，當(dāng)汽車的車速為V0時(shí)，恰由支持力與重力的合力提供了汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心

力，則（　�。�

A. V0=

B. V0=

C. 當(dāng)該路面結(jié)冰時(shí)，V0要減小

D. 汽車在該路面行駛的速度V＞V0時(shí)，路面會(huì)對(duì)車輪產(chǎn)生沿斜面向下的摩擦力

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】2013年12月2日1時(shí)30分，搭載月球車和著陸器的嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，飛行約18min后，嫦娥三號(hào)進(jìn)入如下圖所示的地月轉(zhuǎn)移軌道AB，A為入口點(diǎn)，B為出口點(diǎn)，嫦娥三號(hào)在B點(diǎn)經(jīng)過(guò)近月制動(dòng)，進(jìn)入距離月面h=100公里的環(huán)月圓軌道，其運(yùn)行的周期為T；然后擇機(jī)在月球虹灣地區(qū)實(shí)行軟著陸，展開(kāi)月面巡視勘察．若以R表示月球半徑，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)λ挠绊懀铝姓f(shuō)法正確的是（　　）

A. 嫦娥三號(hào)在環(huán)繞地球近地圓軌道運(yùn)行的速度等于7.9km/s

B. 嫦娥三號(hào)在環(huán)繞地球近地圓軌道運(yùn)行時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，故不受重力

C. 月球表面的重力加速度大小為

D. 月球的第一宇宙速度為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一個(gè)物體放在水平面上，在跟豎直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面移動(dòng)了距離s.若物體的質(zhì)量為m，物體與地面之間的摩擦力大小為f，則在此過(guò)程中 ( )

A. 物體克服摩擦力做的功為－fs B. 力F做的功為Fscos θ

C. 力F做的功為Fssin θ D. 重力做的功為Mgs

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，在x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的P點(diǎn)，以平行于y軸的初速度射入此磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場(chǎng)．不計(jì)重力的影響．由這些條件可知

A．不能確定粒子通過(guò)y軸時(shí)的位置

B．不能確定粒子速度的大小

C．不能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間

D．以上三個(gè)判斷都不對(duì)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，小球沿光滑的水平面沖上一個(gè)光滑的半圓形軌道，已知軌道的半徑為R，小球到達(dá)軌道的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小恰好等于小球的重力．請(qǐng)求出：

（1）小球到達(dá)軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度為多大？

（2）小球落地時(shí)距離A點(diǎn)多遠(yuǎn)？

（3）落地時(shí)速度多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一傾斜的圓筒繞固定軸OO1以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，圓筒的半徑r=1.5m,簡(jiǎn)壁內(nèi)有一小物體與圈筒始終保持相對(duì)靜止，小物休與圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 (設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水平面間的夾角為60°，重力加速度g取10m/s2，則

A. 小物體在最低點(diǎn)最容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

B. 小物體在最高點(diǎn)最容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

C. 要使小物體不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的最小角速度rad/s

D. 要使小物體不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的最小角速度rad/s

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