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如图所示,在一底边长为2Lθ45°的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场. 现有一质量为m,电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从O点垂直于AB进入磁场,不计重力与空气阻力的影响.

(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度?

 (2)磁感应强度B为多少时,粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板?

 (3)增加磁感应强度的大小,可以再延长粒子在磁场中的运动时间,求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与AB板碰撞的作用时间,设粒子与AB板碰撞前后,电量保持不变并以相同的速率反弹)

 


答案

参考解答:

依题意,粒子经电场加速射入磁场时的速度为v

        ①  (2分)

        ② (1分)

⑵要使圆周半径最大,则粒子的圆周轨迹应与AC边相切,设圆周半径为R

由图中几何关系:

   ③(3分)

由洛仑兹力提供向心力:

       ④(2分)

联立②③④解得  ⑤(2分)

设粒子运动圆周半径为r ,当r越小,最后一次打到AB板的点越靠近A端点,在磁场中圆周运动累积路程越大,时间越长. r为无穷小,经过n个半圆运动,最后一次打到A. 有:

    2分)

圆周运动周期:

  2分)

最长的极限时间

    (2分)

⑥⑦⑧式得:

 (2分)

 


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