问题
选择题
如图所示,一矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场(ab、dc边足够长),现从矩形区域ad边的中点O处,垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量为m,电荷量为q,ad边长为l,重力影响不计,要使粒子从ab边上射出磁场,则( )
A.只要粒子的速度小于
就能从ab边上射出磁场Bql 3m
B.只要粒子的速度大于
就能从ab边上射出磁场Bql 3m
C.只要粒子的速度小于
就能从ab边上射出磁场Bql m
D.速度在Bql 3m~
范围内的粒子能从ab边上射出磁场Bql m
答案
(1)粒子带正电,粒子运动的轨迹如图所示,当粒子的速度不大于与R1相对应的速度v1时,粒子将恰好不从dc边射出.
由几何关系可得:R1=L…①
由洛仑兹力和向心力公式可得:qv1B=
… ②m v 21 R1
当粒子的速度小于与R2相对应的速度v2时,粒子将从ad边射出.
由几何关系可得:R2+R2sin30°=
L…③1 2
由③式解得:R2=
L…④1 3
由洛仑兹力和向心力公式可得:qv2B=
…⑤m v 22 R2
将①④式分别代入②⑤式可解得:v1=
;v2=qBL m
…⑥qBL 3m
所以v0的取值范围是:
<v<qBL 3m
…⑦qBL m
故选:D