如图所示,真空有一个半径r="0.5"m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1="0

◎ 题目

如图所示,真空有一个半径r="0.5" m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3 T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1="0.5" m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×103 N/C。在x="2" m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109 C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:

(1)粒子进入电场时的速度和沿y轴正方向射入的粒子在磁场中运动的时间?
(2)从O点入射的所有粒子经磁场偏转后出射的速度方向有何特点?请说明理由。
(3)速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子,最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。

◎ 答案

(1)7.85×10-7s(2)平行出射(3)(2 ,1.6875)

◎ 解析


试题分析:(1)由题意可知:
粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5m,(1分)
有Bqv=,(1分)
可得粒子进入电场时的速度v= (1分)
在磁场中运动的时间:
t1=        (1分)
(2)平行出射。(1分) 证明略。(2分)
(3)粒子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,
在电场中的加速度大小a=  (1分)
粒子穿出电场时vy=at2= (1分)
tanα= 
在磁场中y1=1.5r=1.5×0.5=0.75m          (1分)
在电场中侧移y2=      (1分)
飞出电场后粒子做匀速直线运动y3=L2tanα=(2-0.5-0.5)×0.75=0.75m    (1分)
故y=y1+y2+y3=0.75m+0.1875m+0.75m=1.6875m     (1分)
则该发光点的坐标(2 ,1.6875)      (1分)
点评:难度较大,在圆形磁场中,粒子的运动轨迹往往是对称的,根据运动轨迹要先找圆心,后求半径,运动时间由圆心角决定

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,真空有一个半径r="0.5"m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1="0…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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