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在圆形磁场区域的磁场强度为B,一群速率为v0的不计重力的带正电的粒子自M点沿半径方向射入磁场区域,已知磁场区域的半径为r,粒子飞出磁场区域时偏角为600,求:
(1)粒子的回旋半径R=?
(2)粒子在磁场中运动时间t=?
分析:(1)带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,作出轨迹,根据粒子速度的偏向角等于轨迹的圆心角,即可得到轨迹的圆心角为60°,由几何知识求出轨迹的半径.
(2)粒子在磁场中运动时间t=
v0
,R是粒子轨迹半径,θ是轨迹的圆心角.
解答:解:(1)带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,作出轨迹如图,由推论得知:粒子速度的偏向角等于轨迹的圆心角,则得轨迹对应的圆心角θ=60°,由几何知识得:轨迹的半径为:R=rtan60°=
3
r.
(2)粒子在磁场中运动时间:t=
v0
=
3
r?
π
3
v0
=
3
πr
3v0

答:
(1)粒子的回旋半径R为
3
r.
(2)粒子在磁场中运动时间t为
3
πr
3v0
点评:本题容易出错的地方是将磁场范围半径与粒子轨迹半径混淆,死记公式r=
mv
qB
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

在半径为r的圆形区域内有一匀强磁场,磁场方向如图所示.一束速度不同的质子从磁场边缘的A点沿直径方向飞入磁场后,经不同路径飞出磁场,其中有三个质子分别到达磁场边缘的a,b,c三点.若不计质子间的相互作用力,比较这三个质子的运动情况,下面说法正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网在xOy平面上,一个以原点O为圆心,半径为4R的圆形磁场区域内存在着匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面向里,在坐标为(-2R,0)的A处静止着一个具有放射性的原子核一氮(
 
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N),某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核,已知正电子从A处射出时速度方向垂直于x轴,且后来通过了y轴,而反冲核刚好不离开磁场区域.正电子最后射出磁场时速度的偏转角为37°,不计重力和粒子间的相互作用.
(1)试写出衰变方程;
(2)求正电子通过y轴时的坐标.

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如图甲所示,在xoy坐标平面内,第一象限有垂直纸面向里、磁感应强度恒为B0的匀强磁场(MN为磁场区域的右边界,且与x轴垂直);第二象限的平行板电容器与y轴平行放置,与电容器两极板相连、面积为S的圆形单匝金属线圈内有方向垂直纸面向外,大小按图乙所示均匀变化的磁场,磁场在t0时间内从零开始增大到B0;第四象限存在场强为E0、方向沿y轴负方向的匀强电场.一电量为-q,质量为m的粒子(不计重力)从电容器左极板附近由静止开始被加速,从右极板小孔P射出后垂直y轴进入磁场,之后又恰能垂直x轴进入电场.求:
(1)电容器两板间的电势差多大?
(2)粒子第一次到达x轴时离O点的距离.
(3)若粒子恰能垂直MN穿出磁场,粒子从y轴进入磁场到由MN穿出磁场经历的时间是多长?
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精英家教网如图所示,在xOy平面内,y轴左侧有一个方向竖直向下,水平宽度为l=
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×10-2
m,电场强度E=1.0×l04N/C的匀强电场.在y轴右侧有一个圆心位于x轴上,半径r=0.01m的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.01T,坐标为x0=0.04m处有一垂直于x轴的面积足够大的竖直荧光屏PQ.今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场,穿过电场时恰好通过坐标原点,速度大小v=2×l06m/s,方向与x轴成30°斜向下,若粒子的质量m=l.0×l0-20kg,电荷量q=1.0×10-10C,粒子的重力不计.试求:
(1)粒子射入电场时位置的纵坐标和初速度大小;
(2)粒子在圆形磁场中运动的时间;
(3)若圆形磁场可沿x轴移动,圆心O′在x轴上的移动范围为[0.01,+∞),由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在真空中,半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场右侧有一对平行金属板MN,两板间距离也为b,板长为2b。两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,两板左端与O1也在同一直线上。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径O O1并指向圆心O的方向进入磁场,当它从圆周上的O1点飞出磁场时,给MN板加上如右图所示的电压uMN。最后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出。不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力。⑴求磁场的磁感应强度B的大小;⑵求交变电压的周期T和电压U0的值;⑶若t=T/2时刻,将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2 O1,仍以速率v0射入MN之间,求粒子从磁场中射出的点QP点的距离。

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