(20分)如图所示,xOy坐标系的第一象限内,有一边界线OA与y轴的夹角∠AOy=45O,边界线的上方与下方分别存在垂直纸面向外与向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B=0.25T.一束带

◎ 题目

(20分)如图所示,xOy坐标系的第一象限内,有一边界线OA与y轴的夹角∠AOy=45O,边界线的上方与下方分别存在垂直纸面向外与向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B=0.25T.一束带电量q=8.0×10-19C、质量 m=8.0×10-26kg的正离子以v=5×105m/s从y轴上坐标为(0,0.4m)的Q点垂直y轴射入磁场区。求:

(1)离子在磁场中做圆周运动的半径和周期;
(2)现只改变B的大小,使离子不经过OA边界而直接从y轴离开磁场区域,则B应满足什么条件?
(3)若B=0.125T,且从离子经过Q点开始计时,则离子在哪些时刻恰好经过OA边界?

◎ 答案

(1)s   (2)  (3)

◎ 解析


试题分析:(1)洛伦兹力提供向心力    (2分)
解得:m    (1分,若直接m,给3分)
周期为:s    (3分:公式2分,结果1分)
(2)临界条件是:在AOy区间的运动轨迹恰好与OA相切

则:       (3分,不写此式但画图正确也给分)
    
解得:
所以B2应该满足:
(3)如果,则离子在两个磁场做圆周运动的周期和半径分别为:


由几何关系得:离子从Q点进入AOy经过后,垂直OA边进入AOx区域,
再经过后垂直OA边界进入AOy区域,
再经后又垂直OA边界进入AOx区域……
所以离子恰好经过OA边界的时刻为:

◎ 知识点

    专家分析,试题“(20分)如图所示,xOy坐标系的第一象限内,有一边界线OA与y轴的夹角∠AOy=45O,边界线的上方与下方分别存在垂直纸面向外与向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B=0.25T.一束带…”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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