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如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通。两板间距离为d,两板与电动势为U的电源连接,一带电量为、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C点正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C点进入磁场,并以最短的时间从C点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回。求:

(1)筒内磁场的磁感应强度大小;

(2)带电粒子从A点出发至重新回到A点射出所经历的时间。

 

答案

(1)

(2)


解析:

(1)带电粒子从C孔进入,与筒壁碰撞2次再从C孔射出经历的时间为最短。

粒子由C孔进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动的速率为

(2)粒子从A→C的加速度为

,粒子从A→C的时间为:

粒子在磁场中运动的时间为

将(1)求得的B值代入,得

求得:

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