如图所示,一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动,经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的最小的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场

◎ 题目

如图所示,一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动,经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的最小的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场。电场强度大小为E,方向竖直向上。当粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍。已知带电粒子的质量为m,电量为g,重力不计。粒子进入磁场前的速度如图与水平方向成θ=60°角。求:

(1)粒子带什么性质的电荷;
(2)粒子在磁场中运动时速度多大;
(3)该最小的圆形磁场区域的面积为多大?

◎ 答案

(1)负电;(2)(3)

◎ 解析


试题分析:(1)根据粒子在磁场中偏转的情况和左手定则可知,粒子带负电。
(2)由于洛伦兹力对粒子不做功,故粒子以原来的速率进入电场中,设带电粒子进入电场的初速度为v0,在电场中偏转时做类平抛运动,由题意知粒子离开电场时的末速度大小为,将分解为平行于电场方向和垂直于电场方向的两个分速度
由几何关系知 ①   
    ②   
    ③   
    ④   
    ⑤   
联立求解①②③④⑤得  
(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力,设在磁场中做圆周运动的半径为R,圆形磁场区域的半径为r,则

   ⑦   
 ⑧   
由几何知识可得:r=Rsin30° ⑨ 
磁场区域的最小面积为 ⑩ 
联立求解⑧⑨⑩得  

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动,经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的最小的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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。

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