题目内容

(20分)如图所示,磁感应强度大小为B=0.15T、方向垂直于纸面向里且分布在半径R=0.10m的圆形磁场区域里,圆的左端和y轴相切于坐标原点O,右端和荧光屏MN相切于x轴上的A点,置于原点O的粒子源可沿x轴正方向发射速度为v=3.0×106m/s的带负电的粒子流,粒子重力不计,比荷为q/m=1.0×108C/kg。现在以过O点且垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场缓慢地顺时针旋转了900

       问:(提示:

(1)在圆形磁场转动前,粒子通过磁场后击中荧光屏上的点与A点的距离;ks**5u

(2)在圆形磁场旋转过程中,粒子击中荧光屏上的点与A的最大距离;

(3)定性说明粒子在荧光屏上形成的光点移动的过程。

(20分)解:(1)沿圆形磁场半径射入的粒子,射出磁场偏转后,速度方向的易知其反向延长线过圆形磁场的圆心,故可以等效为粒子从圆心直线射出。

,由几何关系如图可知ks**5u

       (6分)

(2)分析可知,粒子在磁场中运动的轨迹是固定的,但磁场转动时,其边界和粒子轨迹相交点在发生变化,射出点和O点之间距离越远,速度的方向偏转越大,当圆形磁场的直径和粒子的圆形轨迹相交时,粒子偏转方向就达到最大。

       易知θ=300由图可知,粒子的偏向角为600,AB=2R-rtg300

       故(8分)ks**5u

(3)由分析可知,粒子飞出磁场的偏转角度先变大后变小,故粒子击中光屏的光点先向下移动,再向上移动。(6分)

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