如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的粒子以速度从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方

◎ 题目

如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的粒子以速度O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强为E、方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方的c点,如图所示.粒子的重力不计,试求:
⑴圆形匀强磁场的最小面积.
⑵粒子在磁场中运动的时间.
c点到b点的距离d

◎ 答案


(1)(2)(3)

◎ 解析

⑴粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径为R,则有R=

粒子经过磁场区域速度偏转角为120°,这表明在磁场区域中轨迹为半径为R圆弧,此圆弧应与入射和出射方向相切.作出粒子运动轨迹如图中实线所示.轨迹MN为以O′为圆心、R为半径,且与两速度方向相切的圆弧,MN两点还应在所求磁场区域的边界上.
在过MN两点的不同圆周中,最小的一个是以MN为直径的圆周,所求圆形磁场区域的最小半径为
                     2分
面积为S=                           2分
⑵带电粒子在磁场中轨迹圆弧对应的圆心角为1200,带电粒子在磁场中运动的时间为转动周期的                  (2分)
⑶粒子进入电场做类平抛运动,设从bc垂直电场方向位移x′,沿电场方向位移y′,所用时间为t,则有x′=v0t 
                           2分
                                   2分
解得 x′=mv02/Eq
 
y′=6mv02/Eq                              2分
                   2分

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的粒子以速度从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方…”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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