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 地球周围存在磁场,由太空射来的带电粒子在此磁场的运动称为磁漂移,以下是描述的一种假设的磁漂移运动,一带正电的粒子在x=0,y=0处沿y方向以某一速度v0运动,空间存在垂直于图中向外的匀强磁场,在y>0的区域中,磁感应强度为B1,在y<0的区域中,磁感应强度为B2,B2>B1,如图4所示.
(1)把粒子出发点x=0处作为第0次过x轴,求至第n次过x轴的整个过程中,在x轴方向的平均速度v与v0之比.(n只取奇数)
(2)若B2:B1=4,当n很大时,v:v0趋于何值?

答案


见解析
【试题分析】

(1)设带电粒子的电量为q,质量为m,在B1和B2中运动轨道半径分别为r1和r2,周期分别为T1和T2,由qvB=mv2/r=mr(2π/T)2可得r1=mv0/qB1,r2=mv0/qB2,T1=2πm/qB1,T2=2πm/qB2.
设用x表示至第n次(n为奇数)过x轴的整个过程中,粒子沿x轴方向的位移大小,用t表示从开始到此时的时间,则有

联立求解

(2)若B2:B1=4,则当n很大时,v:v0趋于.


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