q1v1B?m1v1q1B2?m1q1Bv1 ③ m1R12半径为 R1? ④
周期为 T??1s ⑤ 345??两小球运动时间 t?0.7s?
?小球1只能逆时针经过
34个周期时与小球2再次相碰 ⑥
1212gt ⑦ v2t ⑧
2第一次相碰后小球2作平抛运动 h?R?1 L?R1?两个小球第一次碰撞前后动量守恒,以水平向右为正方向 m1v0??m1v1?m2 v ⑨
m由⑦、⑧式得 v2?3.75/s
由④式得 v1?m2m1q1BR1m1??17.66m/s
?两小球质量之比
v0?v1v2?11
45(19分)
12m0v0?q0U2q0Um02解 (1)设半径为r0的粒子加速后的速度为v0,则
v0?设区域II内电场强度为E,则
v0 q0B= q0E E?v0B?B电场强度方向竖直向上。
(2)设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v,则
2q0Um0
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?r??m???r?m0?0??r?1?q0 由 mvq???r?2?0?223?qU得v?2q0Ur0m0r?r0rv0
(3)半径为r的粒子,在刚进入区域II时受到合力为F合=qE-qvB=qB(v0-v)
由v?r0rv0可知,当
r>r0时,v
46(20 分) 解(1)由 mgR?
mgR4??mgR4得
??3
(2)设 A、B 碰撞后的速度分别为 v1、v2,则
1212mv1?22mgR44
?mv2??mgR 设向右为正、向左为负,解得 v1??1212gR,方向向左
v2?gR,方向向右
设轨道对 B 球的支持力为 N, B 球对轨道的压力为N′,方向竖直向上为正、向下为负.则N??mg??mv22R,N'??N??4.5mg,方向竖直向下
(3)设 A、B 球第二次碰撞刚结束时的速度分别为 V1、V2,则
??mv1??mv2?mV1??mV2?? ? ?1122?mgR?mV1??mV2?22解得V1??2gR,V2?0 (另一组解:V1=-v1,V2=-v2 不合题意,舍去) 由此可得:
当 n为奇数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时相同;
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当 n为偶数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时相同;
47.解:(1)设带电粒子的电量为q,质量为m,在B1和B2中运动轨道半径分别为r1和r2,周期分别为T1和T2, 由qvB=
mVr2?2???m??rT??2 (2分)
可得,r1= r2=
mv0qB1mv0qB1
T1=T2=
2?mqB12?mqB2粒子第一次过x轴时的坐标为
x1=2r1=
2?mqB1 (2分)
粒子第一次过x轴时的经历的时间为
t1=
12T1??mqB1 (2分)
(2)设用x表示至第n次过x轴的整个过程中,粒子沿x轴方向的位移大小,当n为奇数时则
有 x=
n?122r1?n?122r2?n?2,4,6??
(2分)
当n为偶数时,则有
x=n(2r1-2r2)(n=2,4,6?)
(2分)
用t表示从开始到此时的时间, 当n为奇数时,则有 t=n(T1?T2)(n=2,4,6?)
2211 (2分)
(3)由v=
xv得,
当n为奇数时,则有
vv0?n?1??n?1?B2B1B2B1??n?1????n?1?2? (2分)
当n为偶数时,则有
B2vv0?2B1B2B1?1??
?1 (2分)
(4)若B2:B1=2,则当n很大时(n+1)≈(n-1),有
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v:v0趋于?
32 (2分)
48(20分)
解:设粒子进入圆形区域时的速度为v,电场强度为E,磁感应强度为B。 当电场、磁场同时存在时,由题意有:
qE?qvB?0 2R?v?T0
…………① (2分)
…………② (2分)
当只撤去磁场时,粒子在电场中做类平抛运动,轨迹如图所示,有:
x方向,匀速直线运动:
R?v?T02 …………③ (2分)
y方向,匀加速直线运动:
R?1qET02??() 2m2 …………④ (3分)
当只撤去电场时,粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示,设半径为r,圆心为
P,转过的角度为θ,则有:
qvB?mv2r …………⑤ (2分)
T?2?mqB …………⑥ (2分)
tantT?2?Rr
…………⑦ …………⑧
(3分) (2分) (2分)
??2?2
联解得:t?T0arctan2
49.质子的运动轨迹如图
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(1)
质子在电场中先作减速运动并使速度减为零,然后反向运动,在电场中运动的时间
质子从C运动到D的时间
所以,质子从A点出发到第三次穿越χ轴所需时间
(3)质子第三次穿越χ轴后,在电场中作类平抛运动,由于V0与χ负方向成45。角,所以第
四次穿越x轴时
所以,速度的大小为
速度方向与电场E的夹角设为θ,如图所示
50.解:(1)电容极板电压U? 极板问场强 E?QCdQC ????①
F?qE?qQCd ????② 则 ????③
(2)弹丸到达P点时两者有共同速度,设为v,由动量守恒有: mv0?(M?m)v ????④
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