如图所示,K是粒子发生器,D1、D2、D3是三块挡板,通过传感器可控制它们定时开启和关闭,D1、D2的间距为L,D2、D3的间距为L2.在以O为原点的直角坐标系Oxy中有一磁感应强度大
◎ 题目
如图所示,K是粒子发生器,D1、D2、D3是三块挡板,通过传感器可控制它们定时开启和关闭,D1、D2的间距为L,D2、D3的间距为
(1)求能够进入磁场区域的粒子的速度大小; (2)已知从原点O进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为(0,2cm)的P点,应将磁场边界MN在Oxy平面内如何平移,才能使从原点O进入磁场中速度最大的粒子经过坐标为(3
(3)磁场边界MN平移后,进入磁场中速度最大的粒子经过Q点.如果L=6cm,求速度最大的粒子从D1运动到Q点的时间. |
◎ 答案
(1)设能够进入磁场区域的粒子的速度大小为vm,由题意,粒子由D1到D2经历的时间为:△t1=mT=
粒子由D2到D3经历的时间为:△t2=
t=5T时刻,挡板D3关闭,粒子无法进入磁场,故有: △t=△t1+△t2≤5T 联立以上三式解得:m=1、2、3 所以,能够进入磁场区域的粒子的速度为: vm=
(2)进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为(0cm,2cm)的P点,所以R=1cm.粒子在磁场中匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力为:qvB=m
所以,粒子圆周运动的半径为:R=
由前可知,进入磁场中粒子的最大速度是最小速度的3倍,故:R′=3R=3cm 由图知:3cosθ+FH=3
FH=(6-3+3sinθ)tanθ 解得:θ=300 FH=
因此,只要将磁场区域的边界MN平行左移
|