【題目】太陽噴發(fā)大量高能帶電粒子,這些粒子形成的“太陽風(fēng)”接近地球時,假如沒有地球磁場, “太陽風(fēng)”就不會受到地磁場的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下,地球的大氣成分可能不是現(xiàn)在的樣子,生命將無法存在。地磁場的作用使得帶電粒子不能徑直到達地面,而是被“運到”地球的南北兩極,南極光和北極光就是帶電粒子進入大氣層的蹤跡。假設(shè)“太陽風(fēng)”主要成分為質(zhì)子,速度約為0.1CC=)。近似認為地磁場在赤道上空為勻強環(huán)形磁場,平均強度為,示意圖如圖所示。已知地球半徑為,質(zhì)子電荷量,質(zhì)量。如果“太陽風(fēng)”在赤道平面內(nèi)射向地球,太陽噴發(fā)高能帶電粒子,這些粒子形成的太陽風(fēng)接近地球時,假如:

1)太陽風(fēng)中質(zhì)子的速度的方向任意,則地磁場厚度d為多少時才能保證所有粒子都不能到達地表?并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

2)太陽風(fēng)中質(zhì)子垂直地表指向地心方向入射,地磁場的厚度至少為多少才能使粒子不能到達地表?并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(時,

3)太陽風(fēng)中粒子的入射方向和入射點與地心連線的夾角為α如圖,0<α<90°,磁場厚度滿足第(1)問中的要求為定值d。電子質(zhì)量為me,電荷量為-e,則電子不能到達地表的最大速度和角度α的關(guān)系,并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖。(圖中磁場方向垂直紙面)

【答案】113km,圖見解析;(26.3km,圖見解析;(3,圖見解析;

【解析】

1)由可得,粒子做圓周運動半徑為

軌跡如圖中曲線①所示,由幾何關(guān)系,地磁場的厚度至少為d=2R,故

d=13km

2)軌跡如圖中曲線②所示,顯然R<<r,根據(jù)勾股定理可知

,利用解得

d=R=6.3km

3)軌跡如圖所示

由余弦定理得

其中,解得

電子做圓周運動的半徑為

聯(lián)立可得

上式即為電子最大速度和滿足的關(guān)系。

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,有一電子電荷量為e經(jīng)電壓U1加速后,進入兩塊間距為d、電壓為U2的平行金屬板間若電子從兩板正中間垂直電場方向射入,且剛好能穿過電場,求:

1金屬板AB的長度L;

2電子穿出電場時的動能;

3若電子射出電場后,打在熒光屏上的P點,熒光屏距離金屬板B端長度也為板長,則OP的距離為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖1所示。從該時刻開始計時,經(jīng)半個周期后質(zhì)點A的振動圖象如圖2所示。以下說法正確的是( 。

A.這列波傳播波速為1m/sB.這列波沿x軸正方向傳播

C.在這一時刻以后的0.25s內(nèi),質(zhì)點A通過的路程大于0.25mD.該波遇到寬為0.8m的障礙物時,不能發(fā)生衍射現(xiàn)象

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙、丙三個實驗小組分別采用如圖(甲)、(乙)、(丙)所示的實驗裝置,驗證“當質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合力成正比”這一物理規(guī)律。已知他們使用的小車完全相同,小車的質(zhì)量為M,重物的質(zhì)量為m,試回答下列問題:

(1)甲、乙、丙實驗中,必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實驗小組是____。

A.甲、丙 B.甲、乙 C.甲、乙、丙

(2)實驗時,必須滿足“M遠大于m”的實驗小組是____。

(3)實驗時,甲、乙、丙三組同學(xué)的操作均完全正確,他們作出的a-F圖線如圖(。┲A,BC所示,則甲、乙、丙三組實驗對應(yīng)的圖線依次是________,____。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)的光滑水平坑道的左側(cè)有一直角三角形光滑斜面AC,坑道右側(cè)接一半徑為R的半圓形光滑軌道DE,且CD等高?拥纼(nèi)有一上表面粗糙、與DC水平線等高、質(zhì)量為2m的平板車。平板車開始在坑道的左側(cè)。已知斜面AC高為10R、長為25R,一質(zhì)量為m可看成質(zhì)點的滑塊由靜止從A點滑下(重力加速度為g),求:

1)滑塊滑到C時速度為多大;

2)若滑塊滑上車的瞬間(拐角處)無機械能損失,且小車到達D點的瞬間滑塊恰滑到車的右端,繼續(xù)滑上半圓形軌道,如果它滑到最高點E時對軌道的壓力恰好為零。則滑塊在平板車上滑行時產(chǎn)生了多少內(nèi)能;

3)若平板車的長度為10R,則滑塊與平板車之間的滑動摩擦力大小為多少。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑的水平面內(nèi)存在如圖所示直角坐標系,第一、二象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度.在第三象限間有斜向右下方與x軸夾角為45°的勻強電場,場強.在y軸正、負半軸上的M點和N點各有一個極短的平板,由A點(-2m,0)靜止釋放一個質(zhì)量為m=0.01kg,電量的小球,小球運動過程中會與兩平板上表面發(fā)生完全彈性碰撞(碰撞時,小球在x軸方向速度不變,y軸方向速度大小不變,方向相反,碰撞時間不計),經(jīng)過一段時間回到A點.求:

1)小球射出電場的速度;

2)平板M的坐標;

3)小球從A點出發(fā)到返回至A點所經(jīng)歷的時間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】乙兩物體從同一點開始沿一直線運動,甲的x-t和乙的v-t圖象如圖所示,下列說法中正確的是( )

A. 甲做勻速直線運動,乙做勻加速直線運動

B. 甲、乙均在3s末回到出發(fā)點,距出發(fā)點的最大距離均為4m

C. 0~2s內(nèi)與4s~6s內(nèi),甲的速度等大同向,乙的加速度等大同向

D. 6s內(nèi)甲的路程為16m,乙的路程為12m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是在購物商場里常見的電梯,左圖為階梯電梯,右圖為斜面電梯,設(shè)兩電梯中各站一個質(zhì)量相同的乘客隨電梯勻速上行,則兩乘客受到電梯的

A.摩擦力的方向相同B.支持力的大小相同

C.支持力的方向相同D.作用力的大小與方向均相同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系的實驗中,為了測量某一彈簧的勁度系數(shù),將該彈簧豎直懸掛起來,在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼。

1)要完成上述實驗,在實驗中,以下說法正確的是____

A. 彈簧被拉伸時,不能超出它的彈性限度

B. 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)

C. 用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量

D. 用幾個不同的彈簧,分別測出幾組拉力與伸長量,得出拉力與伸長量之比相等

2)實驗測出了砝碼的質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù),其對應(yīng)點已在圖上標出。請作出ml的關(guān)系圖線______

3)請根據(jù)圖像得出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。(g9.8 m/s2)(保留3位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案