在如图所示的xoy坐标系中,仅在x轴上方有垂直于xoy平面向里、范围足够大的匀强磁场Ⅰ.质量为m,电荷量为q的负粒子在xoy平面内运动,某时刻经过y轴上y=a的P点,速度方向与y轴正
◎ 题目
在如图所示的xoy坐标系中,仅在x轴上方有垂直于xoy平面向里、范围足够大的匀强磁场Ⅰ.质量为m,电荷量为q的负粒子在xoy平面内运动,某时刻经过y轴上y=a的P点,速度方向与y轴正方向夹角为θ=30°,经过时间t0粒子第一次经过x轴,速度方向与粒子在P点速度方向相反,不计重力. (1)求粒子运动的速率v0和磁场Ⅰ的磁感应强度B1; (2)若粒子经过P点时,在x轴上方再叠加一个方向垂直于xoy平面的匀强磁场Ⅱ,使粒子能在磁场中做完整的圆周运动,求匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B2的大小和方向; (3)若粒子经过P点时,加一方向在xoy平面内的匀强电场,粒子在复合场中运动时经过了A(2x0,yA)、C(x0,yC)两点,如图所示,粒子在A点的动能是P点动能的
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◎ 答案
(1)粒子在磁场中运动半周,v0t0=πr, 圆周运动的半径r=
解得:v0=
又t0=
解得:B1=
(2)有两种情况: ①B2与B1同向,粒子顺时针转动,若最大半径为r1,对应的(B1+B2)最小, 这时qv0(B1+B2)=m
r1+r1sin30°=a, 所以r1=
解得:B2=
所以当B2方向垂直xoy平面向里时,应满足B2≥
②B2与B1反向,粒子逆时针转动的半径最大(设为r2)时,对应的(B2-B1)最小, 这时qv0(B2-B1)=m |