如图所示,一质子由静止经电场加速后,垂直磁场方向射入感应强度B=10-2T的匀强磁场。在磁场中的a点与一静止的中子正碰后一起做匀速圆周运动,测得从a点运动到b点的最短时间t

◎ 题目

如图所示,一质子由静止经电场加速后,垂直磁场方向射入感应强度B=10-2T的匀强磁场。在磁场中的a点与一静止的中子正碰后一起做匀速圆周运动,测得从a点运动到b点的最短时间t1=2.2×10-6s,再从b点继续运动到a点的最短时间t2=1.1-5s。已知a、b两点的距离x=0.2m,质子的电量e =1.6×10-19C。
求:(1)质子和中子碰撞到一起后,做圆周运动的周期T=?
(2)质子和中子碰撞到一起后,做圆周运动的轨道半径r=?
(3)若质子的质量和中子的质量均为m=1.67×10-27kg。电场的加速电压U=?
 

◎ 答案

(1)1.32×10-5s   (2)0.1m(3)192V

◎ 解析

(1)由题意可知,质子和中子正碰到一起在磁场中做圆周
运动的周期为:T=t1+t2=1.32×10-5s…………(4分)
(2)如图分析,因,解得:…(4分)
由Δabo可得:轨道半径r=x=" 0.1m" ……………(2分)
(3)取质子,由动能定理有: ………………………………(2分)
取质子、中子系统,由动量守恒定律有: ………………………(2分)
由牛顿第二定律有:………………………………………………(2分)
上式联立解得:加速电压192V ………(2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一质子由静止经电场加速后,垂直磁场方向射入感应强度B=10-2T的匀强磁场。在磁场中的a点与一静止的中子正碰后一起做匀速圆周运动,测得从a点运动到b点的最短时间t…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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