如图所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B.折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点,AP=AQ
◎ 题目
如图所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B.折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点,AP=AQ=L.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力. (1)若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场,能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点,则场强为多大? (2)撤去电场,为使微粒从P点射出后,途经折线的顶点A而到达Q点,求初速度v应满足什么条件? (3)求第(2)中微粒从P点到达Q点所用的时间. |
◎ 答案
(1)由电场力与洛伦兹力平衡得:qE=qv0B 得:E=v0B (2)根据运动的对称性,微粒能从P点到达Q点,应满足L=nx 其中x为每次偏转圆弧对应的弦长,偏转圆弧对应的圆心角为
设圆弧的半径为R,则有2R2=x2,可得:R=
又牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,则有:qvB=m
由①②③式得:v=
(3)当n取奇数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为θ1=n?
t1=2nπ?
当n取偶数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为θ2=n?
t2=nπ?
答:(1)若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场,能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点,则场强为E=v0B; (2)撤去电场,为使微粒从P点射出后,途经折线的顶点A而到达Q点,求初速度v应满足:v= |