如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量为q的带负
◎ 题目
如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力.求: (1)微粒在磁场中运动的周期; (2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间; (3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值. |
◎ 答案
(1)由qvB=m
微粒在磁场中运动的周期 T=
(2)令n表示带电粒子在磁场中运动时的圆心个数,则 由几何关系可知,微粒运动的轨道半径r应满足:r=Rtan
结合(1)可知,v=
相应的运动轨迹所对应的圆心角φ满足: ①当n为偶数时,φ=(2π-
②当n为奇数时,φ=(2π-
对应的运动时间t满足: ①当n为偶数时,t=
②当n为奇数时,t=
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