耿佩是高考物理老師,主要作品有《高考物理紅藍黃卷》。
耿佩是知名的在線教育名師,從事高中教學多年,對高中物理教學有自己獨特的教學方法和見解。他善于將復雜的問題用簡單的語言解釋清楚,深受學生歡迎。
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題目類型:帶電粒子在電場中的運動
【問題】一個帶電粒子在電場中運動,初速度為零,經過電場加速后垂直進入磁場,在磁場中運動了2.5倍圓周半徑,求該粒子的比荷。
【分析】
1. 粒子在電場中加速,根據動能定理有:qU = 1/2mv2
2. 粒子進入磁場后做勻速圓周運動,有:qvB = mv2/r
3. 根據幾何關系可知,粒子在磁場中運動的半徑為:r = 5r?
【求解】
設粒子的質量為m,電量為q,磁感應強度為B,則有:
qB = mV2/r
又因為V = 5r?/T
所以:qB = m(5r?/T)2/r? = 5mBq/r?
又因為動能定理有:qU = 1/2mV2
聯立以上三式可得:
m = 4q2B2/(U2)
比荷定義為:qm = k,其中k為靜電力常量。所以有:qm = k/U2
【答案】該粒子的比荷為:qm = 4k/(U2B2)
這個例題涉及到帶電粒子在電場和磁場中的運動,需要運用動能定理、幾何關系和牛頓定律等知識來解決。解題的關鍵在于正確分析粒子的運動過程,并建立相應的數學模型進行求解。