两个圆形区域内存在着匀强磁场,这两个圆的半径都是r,圆心都在y轴上,两圆相切,切点恰是原点O.两圆内磁场的磁感强度大小相同,但方向相反,上面的沿-z方向,下面的沿+z方向

◎ 题目

两个圆形区域内存在着匀强磁场,这两个圆的半径都是r,圆心都在y轴上,两圆相切,切点恰是原点O.两圆内磁场的磁感强度大小相同,但方向相反,上面的沿-z方向,下面的沿+z方向,如图所示.在坐标原点O处有一个放射源,放射出质量为m、电量为-q的带电粒子(重力不计),如果所有粒子都在xOy平面内,初速度大小都是v0,并且向各个方向的发射是均匀的.不计各粒子在运动过程中的相互作用.

(1)调整磁场磁感强度的大小,可以使得所有的粒子(除了沿-x方向运动的极少数粒子以外,下同),经过磁场的偏转后速度方向都互相平行,求这时的磁感强度B的值.
(2)在满足上述条件的情况下,在x轴右方较远处与y轴平行的屏上接收到的粒子都位于与y轴平行的一条线段上,其中y=o到y=a间的区域内的粒子数是全部粒子数的1/6,求a的值.
 

◎ 答案

(1)       (2)a=r/2

◎ 解析



(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,半径R=mv0/Bq只有在R=r时,才能保证所有粒子经磁场偏转后都沿+x方向运动,即,解出
(2)由于粒子均匀发射,在第一象限内与x轴成π/3角范围内的粒子数是全部粒子数的1/6.发射角是π/3的粒子偏转情况如图所示.其中O’该粒子偏转轨道的圆心,OO’=O’a’=r.
由于粒子离开磁场后速度与x轴平行,因此O’a’与y轴平行
a=x’a’=r(1-cosπ/3)=r/2

◎ 知识点

    专家分析,试题“两个圆形区域内存在着匀强磁场,这两个圆的半径都是r,圆心都在y轴上,两圆相切,切点恰是原点O.两圆内磁场的磁感强度大小相同,但方向相反,上面的沿-z方向,下面的沿+z方向…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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