问题 计算题

如图所示,在以O为圆心,半径为cm的圆形区域内,有一个水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B2=0.1 T,方向垂直纸面向外。M,N为竖直平行放置的相距很近的两金属板,S1,S2为从M,N板上的两个小孔,且S1,S2跟O点在垂直极板的同一水平直线上。金属板M,N与一圆形金属线圈相连,线圈的匝数n=1 000匝,面积S=0.2 m2。线圈内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小随时间变化的规律为B1=B0+kt(T),其中B0,k为常数,另有一水平放置的足够长的荧光屏D,O点跟荧光屏D之间的距离为H=2R。比荷为2×105 C/kg的正离子流由S1进入金属板M,N之间后,通过S2向磁场中心射去,通过磁场后落到荧光屏D上。离子的初速度、重力、空气阻力及离子之间的作用力均可忽略不计。问:

(1)k值为多少可使正离子垂直打在荧光屏上?

(2)若k=0.45 T/s,求正离子到达荧光屏的位置。

答案

解:(1)正离子被AK之间的电场加速以速度v1进入磁场后做1/4圆离开磁场垂直打在荧光屏上,则

半径

由以上两式可得

根据法拉第电磁感应定律,得

(2)

解得r2=30 cm

正离子进入磁场后的径迹如图所示,由几何知识可得

,即β=120°

所以,正离子到达荧光屏的位置B距中点O'的距离为s=Htan(β-90°)=20 cm

选择题
单项选择题