如图所示,条形区域Ⅰ和Ⅱ内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的

如图所示,条形区域内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度B的大小均为0.3TAABBCCDD为磁场边界,它们相互平行,条形区域的长度足够长,磁场宽度及BBCC之间的距离d=1m。一束带正电的某种粒子从AA上的O点以沿与AA60°角、大小不同的速度射入磁场,当粒子的速度小于某一值v0时,粒子在区域内的运动时间t0=4×10-6s;当粒子速度为v1时,刚好垂直边界BB射出区域。取π≈3,不计粒子所受重力。 求:

粒子的比荷

速度v0 v1 的大小;

速度为v1的粒子从ODD所用的时间。

                                                                                         

 


答案

1)若粒子的速度小于某一值v0时,则粒子不能从BB离开区域,只能从AA边离开区域无论粒子速度大小,在区域中运动的时间相同,轨迹如图所示(图中只画了一个粒子的轨迹)。

粒子在区域内做圆周运动的圆心角为=240o ,运动时间2分)

1分)

解得  C/kg C/kg  (1)

2当粒子速度为v0时,粒子在区域I内的运动轨迹刚好与BB边界相切,此时有

R0+R0sin= (2)

    (1)

m/s (1)

当粒子速度为v1时,刚好垂直边界BB射出区域,此时轨迹所对圆心角φ2=300,有R1sinφ2 = (2)

 (1)

v1 =2×106m/s    (1)

  3)区域I宽度相同,则粒子在区域I中运动时间均为1分)

 穿过中间无磁场区域的时间为×10-7s 1分)

则粒子从O1DD所用的时间t= +t1 =1.5×10-6s 2分)

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