【題目】電子對湮滅是指電子和正電子碰撞后湮滅,產(chǎn)生伽馬射線。如圖所示,在豎直面xOy內(nèi),第I象限內(nèi)存在平行于y軸的勻強電場E,第II象限內(nèi)存在垂直于面xOy向外的勻強磁場B1,第IV象限內(nèi)存在垂直于面xOy向外的矩形勻強磁場B2(圖中未畫出)。點A、P位于x軸上,點CQ位于y軸上,且OA距離為L.某t0時刻,速度大小為v0的正電子A點沿y軸正方向射入磁場,經(jīng)C點垂直y軸進入第I象限,最后以的速度從P點射出。同一t0時刻,另一速度大小為的負(fù)電子Q點沿與y軸正半軸成角的方向射入第IV象限,后進入未知矩形磁場區(qū)域,離開磁場時正好到達P點,且恰好與P點出射的正電子正碰湮滅,即相碰時兩電子的速度方向相反。若已知正負(fù)電子的質(zhì)量均為m、電荷量大小為e、電子重力不計。求:

(1)II象限內(nèi)磁感應(yīng)強度的大小B1

(2)電場強度E及正電子從C點運動至P點的時間

(3)Q點的縱坐標(biāo)及第IV象限內(nèi)矩形磁場區(qū)域的最小面積S

【答案】(1)(2);(3)

【解析】

(1)由題意正電子從A點沿y軸正方向發(fā)射,經(jīng)過C點垂直y軸射出,可知其在磁場中作勻速圓周運動的半徑:

又:

解得:

(2)正電子在電場中做類平拋運動,運動時間為tCP,運動分解:y軸方向受電場力作用做初速為零勻加速運動

又知正電子在點P出射速度為,設(shè)其從點P穿過x軸時與x軸正方向夾角為α,

聯(lián)立解得:

,

(3)如圖,設(shè)MNPF為最小矩形磁場區(qū)域,負(fù)電子在磁場中做勻速圓周運動,圓心O2,NP為軌跡圓的弦。由幾何關(guān)系知NP垂直x軸,圓心角,得

正、負(fù)電子在第、象限沿x軸方向位移、速度相同,即:

運動時間:正電子

負(fù)電子

又:

負(fù)電子在矩形磁場中做勻速圓周運動

解得:

Q點的縱坐標(biāo)

未知矩形磁場區(qū)域的最小面積為圖中矩形MNPF的面積

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為磁懸浮列車模型,質(zhì)量M=2kg的絕緣板底座靜止在動摩擦因數(shù)μ1=0.1的粗糙水平地面上。位于磁場中的正方形金屬框ABCD為動力源,其質(zhì)量m2kg,邊長為1m,電阻為,與絕緣板間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2AD、BC的中點。在金屬框內(nèi)有可隨金屬框同步移動的磁場,區(qū)域內(nèi)磁場如圖a所示,CD恰在磁場邊緣以外;區(qū)域內(nèi)磁場如圖b所示,AB恰在磁場邊緣以內(nèi)(g=10m/s2)。若絕緣板足夠長且認(rèn)為絕緣板與地面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則金屬框從靜止釋放后( )

A.若金屬框固定在絕緣板上,金屬框的加速度為2m/s2

B.若金屬框固定在絕緣板上,金屬框的加速度為1m/s2

C.若金屬框不固定,金屬框的加速度為6m/s2,絕緣板的加速度為1m/s2

D.若金屬框不固定,金屬框的加速度為2m/s2,絕緣板仍靜止

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】國標(biāo)(GBT)規(guī)定自來水在15℃時電阻率應(yīng)大于13Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測量15℃自來水的電阻率,其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細管,細管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量,玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動。實驗器材還有:

電源(電動勢約為3 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表V1(量程為3 V,內(nèi)阻很大);

電壓表V2(量程為3 V,內(nèi)阻很大);定值電阻R1(阻值4 kΩ);

定值電阻R2(阻值2 kΩ);電阻箱R(最大阻值9 999 Ω);

單刀雙擲開關(guān)S;導(dǎo)線若干;游標(biāo)卡尺;刻度尺。

實驗步驟如下:

A.用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d;

B.向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測量水柱長度L;

C.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù);

D.把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R

E.改變玻璃管內(nèi)水柱長度,重復(fù)實驗步驟C、D,記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R

F.?dāng)嚅_S,整理好器材。

1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙,則d_______mm

2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻值Rx的表達式為:Rx_______(用R1、R2、R表示);

3)利用記錄的多組水柱長度L和對應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù),繪制出如圖丙所示的關(guān)系圖象。則自來水的電阻率ρ_______Ω·m(保留兩位有效數(shù)字);

4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則自來水電阻率測量結(jié)果將_____(填偏大”“不變偏小)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照射到桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率為

1)求桅桿到P點的水平距離;

2)船向左行駛一段距離后停止,調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向,當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時,從水面射出后仍然照射在桅桿頂端,求船行駛的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖(a),質(zhì)量m1=0.2kg的足夠長平板小車靜置在光滑水平地面上,質(zhì)量m2=0.1kg的小物塊靜止于小車上,t=0時刻小物塊以速度v0=11m/s向右滑動,同時對物塊施加一水平向左、大小恒定的外力F,圖(b)顯示物塊與小車第1秒內(nèi)運動的v-t圖象。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取g =10m/s2.則下列說法正確的是(

A.物塊與平板小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.4

B.恒力F=0.5N

C.物塊與小車間的相對位移

D.小物塊向右滑動的最大位移是

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,實線為方向未知的三條電場線,一帶電粒子(不計重力)從電場中a點以某一初速度運動至b點,運動軌跡如圖中虛線所示,則下列判斷正確的是( )

A. a點的電場強度大于b點的電場強度

B. a點的電勢高于b點的電勢

C. 粒子在b點的動能小于在a點的動能

D. 粒子在b點的電勢能小于在a點的電勢能

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1 000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,電流表和電壓表都是理想電表,副線圈接有“220 V,220 W”的抽油煙機。如果副線圈電壓按圖乙所示規(guī)律變化,則下列說法正確的是( )

圖甲 圖乙

A. 交變電流的頻率為100 Hz B. 電壓表的示數(shù)是1 100 V

C. 電流表A2的示數(shù)為1 A,抽油煙機的內(nèi)阻220 Ω D. 電流表A1的示數(shù)為為0.2 A

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】大喇叭滑梯是游客非常喜愛的大型水上游樂設(shè)施。如圖所示,一次最多可坐四人的浮圈從高為的平臺由靜止開始沿滑梯滑行,到達底部時水平?jīng)_入半徑為、開口向上的碗狀盆體中,做半徑逐漸減小的圓周運動。重力加速度為,下列說法正確的是( 。

A.人和浮圈沿滑梯下滑過程中處于超重狀態(tài)

B.人和浮圈剛進入盆體時的速度大小為

C.人和浮圈進入盆體后所受的摩擦力指向其運動軌跡的內(nèi)側(cè)

D.人和浮圈進入盆體后,所受支持力與重力的合力大于所需的向心力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1L2為電感線圈。實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是

A. 圖1中,A1L1的電阻值相同

B. 圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流

C. 圖2中,變阻器RL2的電阻值相同

D. 圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等

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