有一个放射源水平放射出A、B两种粒子,垂直射入如图所示磁场区域Ⅰ中.区域Ⅰ和Ⅱ的宽度均为d,长度足够长,各自存在着垂直纸面的匀强磁场,两区域的磁感强度大小B相等,方向相反

◎ 题目

有一个放射源水平放射出A、B两种粒子,垂直射入如图所示磁场区域Ⅰ中.区域Ⅰ和Ⅱ的宽度均为d,长度足够长,各自存在着垂直纸面的匀强磁场,两区域的磁感强度大小B相等,方向相反(粒子运动不考虑相对论效应).已知A粒子带负电,电量为q、质量为m;B粒子带正电,电量为2q、质量为4m.
(1)若要使A粒子能够进入区域Ⅱ,求A粒子的初速度v1的最小值;
(2)B粒子射出初速度大小v2=
Bqd
m
,计算B粒子在区域Ⅰ和Ⅱ中运动的总时间;
(3)当v1满足第(1)小题所给值时,请求出速率在 
5
3
v1>v>v1区间的B粒子离开区域Ⅱ时的区域宽度和方向.
魔方格

◎ 答案

(1)作出临界轨道,对A粒子刚好能够进入区域Ⅱ时,初速度v1的最小值
      由几何关系知r1=d,又Bqv1=m
v21
r1
   得 v1=
Bqd
m

    (2)对B粒子B2qv1=4m
v22
r2

          得r2=2d
       则sinα=
d
2d
=
1
2
α=
π
6
   T=
2π4m
B2q
=
4πm
bq

       故t=
1
6
T=
2πm
3Bq

    (3)画出速率分别为v1和v2的粒子离开区域Ⅱ轨迹如下图
        当v=v1时,r1=d,粒子向下侧移y1=d
        当v=
5
3
v1时,
r/1
=
m.
5
3
v1
Bq
=
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