如图所示,在xOy平面内y>0的区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,在y<0的区域也存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),一带正电的粒子从y轴上
◎ 题目
如图所示,在xOy平面内y>0的区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,在y<0的区域也存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),一带正电的粒子从y轴上的P点垂直磁场入射,速度方向与y轴正向成45?。粒子第一次进入y<0的区域时速度方向与x轴正向成135?,再次在y>0的区域运动时轨迹恰与y轴相切。已知OP的距离为,粒子的重力不计,求: (1)y<0的区域内磁场的磁感应强度大小; (2)粒子第2n(n∈N+)次通过x轴时离O点的距离(本问只需写出结果)。 |
◎ 答案
(1),;(2) (n∈N+),(n∈N+) |
◎ 解析
(1)当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负方向时,粒子运动的轨迹如图1所示。 设粒子第一次、第二次通过x轴上的点为分别为Q、M,粒子在y>0和y<0区域作圆周运动的半径分别为R0和R1,通过y轴上的点为N,y<0区域的磁感应强度大小为B1 连接PQ,由题意知, ①(2分) 又有几何关系可得:PQ=2a② (2分) 由①②式可得:R0=a ③(2分) 过M、N两点分别作该点速度方向的垂线,两垂线相交于O1点,O1即为粒子在y>0区域作圆周运动的圆心 由几何关系可得: 粒子在y<0区域内作圆周运动的弦长 粒子在y<0区域内作圆周运动的半径 ④(2分) 带电粒子在磁场中作圆厨运动的半径公式 ⑤(2分) 由③④⑤式可得: ⑥(2分) 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时,粒子运动的轨迹如图2所示。 设粒子第一次、第二次通过x轴上的点为分别为T、S,粒子在y<0区域作圆周运动的半径为R2,y<0区域的磁感应强度大小为B2 由几何关系可以求得:⑦(2分) 由③④⑦式可得: ⑧(2分) (2)设粒子在两种情况下,第2n次通过x轴时离O点的距离分别为SI、SⅡ,当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负向时,由几何关系可推算出: (n∈N+)⑨(2分) 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时,由几何关系可推算出: (n∈N+)⑩(2分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,在xOy平面内y>0的区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,在y<0的区域也存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),一带正电的粒子从y轴上…”主要考查了你对 【带电粒子在匀强磁场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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