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如图所示,平面直角坐标系xoy内,在x0的区域内分布着匀强电场,其等势线如图中虚线所示(相邻等势面间的距离相等)。在A点源源不断的产生速率为零、质量为m、电荷量为+q的粒子,经电场加速后从O点进入一个圆形的匀强磁场区,其磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,其半径为R,直径OB在x轴上。在x=4R处有一个垂直x轴很大的光屏,与x轴的交点为C,粒子打在光屏上可出现亮点。设粒子的重力不计.A点所在的等势面电势为零,D点的电势为

   (1)求从A点产生的粒子经电场和磁场后,打在光屏上的位置。

   (2)若将圆形磁场区以O点为轴,整体逆时针将OB缓慢转过90°(与y轴重合),求

    此过程中粒子打在光屏上的点距C点的最远距离。

答案

(1)F点坐标为(4R;4R)(2)


解析:

(1)粒子经过电场加速后,设进入磁场的速度为

      (3分)

    得: (1分)

    粒子在磁场中做圆周运动,设半径为r,     (3分)

    得:r=2R       (1分)

    设粒子运动的圆心为点E,圆心角为2   (2分);

∠CGF=2,FC=(4R一R)tan2=3R× (3 分);

故F点坐标为(4R;4R)

   (2)当圆形磁场整体转动时,粒子做圆周运动的圆心和轨迹都

   不变。当磁场区将粒子的轨迹覆盖最长时,即粒子在磁场中

的圆弧轨迹对应的弦长等于磁场的直径2R,此时粒子的出

射速度与x轴的偏角最大,粒子打在光屏上的点距C点最远

。(3分)(若论证不充分,只要图中画出圆形磁场的直径是粒

子轨迹的弦,同样得分。)

△OBE为等边三角形,有:

     得:   (2分)

故得最大距离:  (2分)

说明:计算题其它解法正确的均给分。

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