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如图所示,半径为的圆形区域内存在着磁感应强度为的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度正对着磁场圆的圆心入射,通过磁场区域后速度方向偏转了角。

1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间;

2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大,在保持入射方向仍然沿水平方向的基础上,需将粒子的入射点向上平移的距离为多少?

答案

1)假设电磁铁的磁感应强度达到最大时,模型车的速度为

                                                                  ①2分)

                                                                        ②1分)

                                                                  ③2分)

                                                                     ④1分)

①②③④式并代入数据得

                                                                    ⑤1分)

2

                                                          ⑥1分)

由第(1)问的方法同理得到磁感应强度达到最大以后任意速度时,安培力的大小为

                                                                  ⑦1分)

对速度后模型车的减速过程用动量定理得

                                                                  ⑧2分)

                                                                ⑨1分)

                                                                   ⑩1分)

⑥⑦⑧⑨⑩并代入数据得

                                                               1分)

3)假设需要个永磁铁

当模型车的速度为时,每个线圈中产生的感应电动势为

                                                             2分)

每个线圈中的感应电流为

每个磁铁受到的阻力为

                                                            1分)

个磁铁受到的阻力为

                                                  1分)

由第(2)问同理可得

                                                   1分)

并代入已知得

即至少需要个永磁铁                                                        1分)

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