如图所示,在一底边长为2a,θ=30°的等腰三角形区域内(D在底边中点),有垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m,电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 磁场,地磁场/2023-04-12 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,在一底边长为2a,θ=30°的等腰三角形区域内(D在底边中点),有垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m,电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从D点垂直于EF进入磁场,不计重力和与空气阻力的影响.
(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场,求磁场的磁感应强度B为多少?
(2)改变磁感应强度的大小,粒子进入磁场偏转后能打到ED板,求粒子从进入磁场到第一次打到ED板的最长时间是多少?
(3)改变磁感应强度的大小,可以再延长粒子在磁场中的运动时间,求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与ED板碰撞的作用时间.设粒子与ED板碰撞前后,电量保持不变并以相同的速率反弹)窗体顶端

◎ 答案

(1)依题意,粒子经电场加速射入磁场时的速度为v  
       得  ………………①  (1分)
粒子在磁场中做匀速圆周运动其圆心在E点,如图所示,半径 …………②
由洛仑兹力提供向心力:  ………③     (1分)
由①②③式得:         (2分)
(2) 粒子速率恒定,从进入磁场到第一次打到ED板的圆周轨迹到EC边相切时,路程最长,运动时间最长.如图,设 圆周半径为r2

由图中几何关系:    
得:  ……………④     (2分)
最长时间    ………⑤   (2分)
由①④⑤式得:   (2分)   
(3) 设粒子运动圆周半径为r,越小,后一次打到ED板的点越靠近E端点,在磁场中圆周运动累积路程越大,时间越长.当r为无穷小,经过n个半圆运动,最后一次打到E点.
有:   ………………⑥        (2分) 
圆周运动周期:    …………⑦   (1分)
最长的极限时间:   …………⑧   (3分)
由⑥⑦⑧式得:     (2分)

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在一底边长为2a,θ=30°的等腰三角形区域内(D在底边中点),有垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m,电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从…”主要考查了你对  【磁场,地磁场】  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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