问题 问答题

(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)

答案

(1)(2)(3)

(1)依题意,粒子经电场加速射入磁场时的速度为v

  (2分)

  ………………①

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

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:

   (2分)

得:

   ………………④

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,最后一次打到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  (1分)

   圆周运动周期:

  …………⑦ (1分)

最长的极限时间

  …………⑧ (1分)

由⑥⑦⑧式得:

   (1分)

单项选择题
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