如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、宽度为L。在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,圆形磁场区域半
◎ 题目
如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、宽度为L。在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,圆形磁场区域半径为r。当一带正电的粒子(质量为m,电荷量为q)从A点静止释放后,在M点离开电场,并沿半径方向射入磁场区域,磁感应强度为B,粒子恰好从N点射出,O为圆心,∠MON=120°,粒子重力忽略不计。求: (1)粒子经电场加速后,进入磁场时速度v的大小; (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小和粒子在电场、磁场中运动的总时间t; (3)若粒子在离开磁场前某时刻,磁感应强度方向不变,大小突然变为B1,此后粒子恰好被束缚在该磁场中,则B1的最小值为多少? |
◎ 答案
(1);(2)t;(3)。 |
◎ 解析
(1)设粒子经电场加速后的速度为v,根据动能定理有qEL=mv2 (2分) 解得: (2分) (2)粒子在磁场中完成了如图所示的部分圆运动,设其半径为 R,因洛伦兹力提供向心力, 所以有qvB= (1分) 由几何关系得 (2分) 所以 (1分) 设粒子在电场中加速的时间为,在磁场中偏转的时间为 粒子在电场中运动的时间t1== (2分) 粒子在磁场中做匀速圆周运动,其周期为 (1分) 由于∠MON=120°,所以∠MO'N=60°故粒子在磁场中运动时间 t2= (2分) 所以粒子从A点出发到N点离开磁场经历的时间: t=t1+t2 =+ (1分) (3)如图所示,当粒子运动到轨迹与O O'连线交点处改变磁场大小时,粒子运动的半径最大,既B1对应最小值(2分) 由几何关系得此时最大半径有 (2分) 所以 (2分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、宽度为L。在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,圆形磁场区域半…”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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