问题
计算题
如图所示,在一底边长为2L,θ=45°的等腰三角形区域内(O为底边中点)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O点垂直于AB进入磁场,不计重力与空气阻力的影响.
(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度?
(2)磁感应强度B为多少时,粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板?
(3)增大B,可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AB板碰撞的作用时间,设粒子与AB板碰撞前后,电量保持不变并以相同的速率反弹)
答案
(1)
(2)
(3)
⑴粒子经电场加速射入磁场时的速度为v
由 (3分)
得 (2分)
⑵要使圆周半径最大,则粒子的圆周轨迹应与AC边相切,设圆周半径为R
由图中几何关系:
(3分)
由 (2分)
得 (2分)
⑶设粒子运动圆周半径为r, ,当r越小,最后一次打到AB板的点越靠近A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A点. 有:
(1分)
圆周运动周期:
(2分)
最长的极限时间
(1分)
得:
(2分)