分析 (1)由左手定则从a粒子的偏转方向就能判断a粒子的电性.由于从M点射出,粒子偏转90°,时间为四分之一周期.
(2)由b粒子的偏转角和几何关系求出b粒子做匀速圆周运动的半径,再由洛仑兹力提供向心力就能求得b粒子的比荷.
(3)电磁量能器测得粒子b撞击时的能量为E,该能量为b粒子的动能.由动能公式和前面已经求得的比荷,从而就能求出粒子的电荷量.
解答 解:(1)根据左手定则,粒子a带负电,粒子a从P点进入至M点离开磁场的过程中,偏转了90°角,设运动时间为t,则有:
t=$\frac{1}{4}$T
粒子做圆周运动的周期$T=\frac{2π{r}_{a}}{{v}_{1}}$
由几何关系,粒子a在磁场中做圆周运动的半径ra=R
联立方程得:t=$\frac{πR}{2{v}_{1}}$
(2)由几何关系得,粒子b在磁场中做圆周运动的半径
${r}_{b}=\frac{R}{tan\frac{θ}{2}}$
洛伦兹力提供向心力:qvB=m$\frac{v2}{r}$
即:r=$\frac{mv}{qB}$
所以,粒子b的荷质比
$\frac{q}{m}=\frac{{v}_{2}tan\frac{θ}{2}}{BR}$
(3)粒子b撞击电磁量能器的能量E为粒子的动能,即:
$E=\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}$
所以粒子b的质量为:$m=\frac{2E}{{{v}_{2}}^{2}}$
由(2)结论可得,粒子b所带电量为:
$q=\frac{2Etan\frac{θ}{2}}{BR{v}_{2}}$
答:(1)粒子a的电性是带负电,其在磁场中运动的时间为$\frac{πR}{2{v}_{1}}$.
(2)粒子b的荷质比为$\frac{{v}_{2}tan\frac{θ}{2}}{BR}$.
(3)若电磁量能器测得粒子b撞击时的能量为E,b所带电量为$\frac{2Etan\frac{θ}{2}}{BR{v}_{2}}$.
点评 本题涉及阿尔法磁谱仪的工作过程,想象中有两个粒子以相同的能量进入该仪器.分别打在不同位置,根据题设来探测粒子的电性和粒子的比荷.该类问题属简单的带电粒子在圆形磁场区域内做匀速圆周运动问题,由几何关系和牛顿第二定律可以解决问题.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 一定沿电场线运动 | B. | 一定由高电势处向低电势处运动 | ||
C. | 不一定沿电场线运动 | D. | 不一定由高电势处向低电势处运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 油滴带负电 | |
B. | 油滴带正电 | |
C. | 油滴带电荷量为$\frac{mgd}{U}$ | |
D. | 将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | aA=μ(1+$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}$)g,aB=μg | B. | aA=μg,aB=0 | ||
C. | aA=μ(1+$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}$)g,aB=0 | D. | aA=μg,aB=μg |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 交流电的频率为50Hz | |
B. | 电压表的示数为22$\sqrt{2}$V | |
C. | 当开关由a拨至b时,电流表示数变小 | |
D. | 当开关由a拨至b时,穿过副线圈的磁通量变化率变大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 电压表V的示数为220V | |
B. | 电容器C电容增大,灯L变暗 | |
C. | Rt所在处出现火警时,电流表A的示数增大 | |
D. | Rt所在处出现火警时,变压器输入功率减小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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