分析 (1)可知裝置C為速度選擇器模型,在裝置C中做勻速直線運動的條件為電場力與洛倫茲力平衡,再結(jié)合勻強電場中電場強度與電勢差之間的關(guān)系式即可求出速度v;
(2)帶電粒子在有界磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力與幾何關(guān)系聯(lián)立即可求出比荷.
解答 解:
(1)粒子在正交電磁場中恰好沿軸線直線PQ通過裝置C滿足:qvB1=Eq ①
根據(jù)勻強電場中電場強度與電勢差之間的關(guān)系式有:E═$\frac{U}jdg9jhu$ ②
①②式聯(lián)立得:v=$\frac{U}{d{B}_{1}}$③
(2)設(shè)粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中勻速圓周運動的半徑為R,速度偏轉(zhuǎn)角為α,偏轉(zhuǎn)軌跡圓弧所對應(yīng)的圓心角為θ,
如圖所示,因為粒子沿著磁場半徑方向射入,根據(jù)對稱性,粒子一定沿著磁場半徑方向出射,
根據(jù)幾何關(guān)系可知:α=θ
由洛倫茲力提供向心力:qvB2=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,得R=$\frac{mv}{q{B}_{2}}$④
根據(jù)幾何關(guān)系:sinα=$\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}r}{r}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$
所以:θ=α=60°
$\frac{r}{R}$=tan$\frac{θ}{2}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$⑤
將③⑤式代入④式,得粒子比荷:$\frac{q}{m}$=$\frac{\sqrt{3}U}{3rd{B}_{1}{B}_{2}}$
答:(1)粒子離開裝置C的速度大小為$\frac{U}{d{B}_{1}}$;
(2)粒子的比荷$\frac{q}{m}$=$\frac{\sqrt{3}U}{3rd{B}_{1}{B}_{2}}$.
點評 本題難度不大,考查內(nèi)容包括,速度選擇器模型和帶電粒子在磁場中的運動以及數(shù)學(xué)中關(guān)于圓的平面幾何知識;第二問解決問題的關(guān)鍵是要準確畫出粒子在有界磁場中運動的軌跡,確定軌跡圓心,找到半徑R滿足的幾何關(guān)系,再與洛倫茲力提供向心力結(jié)合.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 運行速度大于7.9 km/s | |
B. | 由于太空垃圾對衛(wèi)星運動的影響,會使衛(wèi)星的運行軌道變低,且線速度變大 | |
C. | 向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 | |
D. | 繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 若粒子是從A運動到B,則粒子帶正電 | |
B. | 粒子一定帶負電 | |
C. | 若粒子是從B運動到A,則其速度增大 | |
D. | 若粒子是從B運動到A,則其加速度增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 副線圈中電壓表的讀數(shù)為110V | |
B. | 副線圈中輸出交流電的頻率為0.02HZ | |
C. | 原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5A | |
D. | 原線圈中的輸入功率為220W |
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