一个高考物理题,高手进
答案:2 悬赏:0 手机版
解决时间 2021-02-14 08:03
- 提问者网友:泪痣哥哥
- 2021-02-13 11:45
例1(2010·全国1)如图2,在0≤x≤a区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。在t=0时刻,一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向的夹角分布在0°~180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P(a,a)点离开磁场。求: (1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m; (2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围; (3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间第二、三问不明白第二问解析说依题意,同一时刻仍在磁场内的粒子到O点距离相同。在t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O点为圆心、OP为半径的弧上,如图所示不明白为什么
最佳答案
- 五星知识达人网友:猎心人
- 2021-02-13 12:32
你已经知道答案了,我只给你解释答案的原理:
我们不妨假设磁场是遍布整个 xOy 平面的,并假设从 O 点发出的粒子是 360° 全方位的(当然,每个方向只发射一个粒子——这是原题的意思)。那么,在 t0 时刻,磁场中的粒子会形成一个什么样的图形呢?是一个圆。解释如下:
因为磁场、粒子在各个方向上是等价的,我们任取一个粒子进行分析。不妨就取 沿 y 轴正方向射出的粒子(记作:q)。它在 0~t0 时间段内的运动轨迹正好是一个 “四分之一圆弧”(记作:OP)。t0 时刻,q 就在圆弧的另一端——P点。
同理,其他所有粒子的运动轨迹都是这样一个 “四分之一圆弧”:OP1、OP2、OP3……。而且这些圆弧除了 O 这个公共交点外,无其他任何交点。可以认为它们就是圆弧 OP 围绕 O 点旋转 360° 形成的。那么 t0 时刻,这些粒子的位置也就确定了:P1、P2、P3……。
现在考虑本题中的两个限制条件:
1、所发射的粒子方向:据此,要排除 y轴 左侧的半个圆周,还要排除 P 点左上侧的一段圆弧。我们把剩余的这段圆弧记作:PP′——P′ 即圆周与 y 轴负半轴的交点。(严格来说,在 xOy 面的第三象限还有一些沿直线运动的粒子,但那已不是我们所关心的了,故省略其位置图像。)
2、磁场范围限制:“因此磁场范围的限制只能影响冲出磁场的粒子,而不会影响在磁场中运动的粒子”。而本题第二、三问所问的,恰好是尚未冲出磁场的粒子。所以,“我们只需要,在之前的分析结果(即:圆弧 PP′)基础上,用磁场边界(即两条平行直线:x = 0、x = a)进行截取即可”。
截取的结果还是段圆弧,记作:P″P′;(P″ 即圆周与直线 x = a 在第四象限的交点——前面所说的 P 是圆周与 x = a 在第一象限的交点)。圆弧 P″P′,就是第二、三问中所指的粒子在 t0 时刻的位置图像。剩下的就很简单了。
我们不妨假设磁场是遍布整个 xOy 平面的,并假设从 O 点发出的粒子是 360° 全方位的(当然,每个方向只发射一个粒子——这是原题的意思)。那么,在 t0 时刻,磁场中的粒子会形成一个什么样的图形呢?是一个圆。解释如下:
因为磁场、粒子在各个方向上是等价的,我们任取一个粒子进行分析。不妨就取 沿 y 轴正方向射出的粒子(记作:q)。它在 0~t0 时间段内的运动轨迹正好是一个 “四分之一圆弧”(记作:OP)。t0 时刻,q 就在圆弧的另一端——P点。
同理,其他所有粒子的运动轨迹都是这样一个 “四分之一圆弧”:OP1、OP2、OP3……。而且这些圆弧除了 O 这个公共交点外,无其他任何交点。可以认为它们就是圆弧 OP 围绕 O 点旋转 360° 形成的。那么 t0 时刻,这些粒子的位置也就确定了:P1、P2、P3……。
现在考虑本题中的两个限制条件:
1、所发射的粒子方向:据此,要排除 y轴 左侧的半个圆周,还要排除 P 点左上侧的一段圆弧。我们把剩余的这段圆弧记作:PP′——P′ 即圆周与 y 轴负半轴的交点。(严格来说,在 xOy 面的第三象限还有一些沿直线运动的粒子,但那已不是我们所关心的了,故省略其位置图像。)
2、磁场范围限制:“因此磁场范围的限制只能影响冲出磁场的粒子,而不会影响在磁场中运动的粒子”。而本题第二、三问所问的,恰好是尚未冲出磁场的粒子。所以,“我们只需要,在之前的分析结果(即:圆弧 PP′)基础上,用磁场边界(即两条平行直线:x = 0、x = a)进行截取即可”。
截取的结果还是段圆弧,记作:P″P′;(P″ 即圆周与直线 x = a 在第四象限的交点——前面所说的 P 是圆周与 x = a 在第一象限的交点)。圆弧 P″P′,就是第二、三问中所指的粒子在 t0 时刻的位置图像。剩下的就很简单了。
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- 1楼网友:过活
- 2021-02-13 12:42
这道题的关键是判断a飞出ⅱ时 b 是否飞出ⅰ区
这个α应该是指 b 在一区的运动偏转角
y(pb) = r(b1) *(2 + cosα) + h = 2*r(b1) + r(b1)*cosα + h
根据第二个图(答案图)
h 是指co的长度
2*r(b1)是指 c o1的长度 (o1是p点和c点间那个点 也就是b的运动轨迹的圆心)
r(b1) cosα 是指 o1和a1的距离 ( b 运动到某点a时 做过a点到 y轴的垂线 交于点 a1 )
这三个加起来 也就是 a1和o点的距离 直接点就说a1 的纵坐标
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