题目内容
如图是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其他空间的区域,以MN为界,上部分匀强磁场的磁感强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感强度为B2,B1=2B2=2B0,方向相同,且磁场区域足够大。在距离界线为h的P点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于界线的速度抛出一质量为m、带电量-q的小球,发现球在界线处速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场。然后当宇航员沿与界线平行的直线匀速到达目标Q点时,刚好又接住球而静止,求:
(1)电荷在磁感应强度为B1、B2的磁场中的半径分别为多少, 并求出粒子在磁场中速度大小?
(2)PQ间距离是多大?
(3)电荷从P点到Q点的时间?
(1)电荷在磁感应强度为B1、B2的磁场中的半径分别为多少, 并求出粒子在磁场中速度大小?
(2)PQ间距离是多大?
(3)电荷从P点到Q点的时间?
解:(1)画出小球在磁场B1中运动的轨迹如图所示,可知
R1-h=R1cos60°,R1=2h ①
由和B1=2B2,可知R2=2R1=4h ②
由 ③,得 ④
(2)根据运动的对称性,PQ的距离为l=2(R2sin60°-R1sin60°)=2h ⑤
(3)粒子由P运动到Q的时间 ⑥
R1-h=R1cos60°,R1=2h ①
由和B1=2B2,可知R2=2R1=4h ②
由 ③,得 ④
(2)根据运动的对称性,PQ的距离为l=2(R2sin60°-R1sin60°)=2h ⑤
(3)粒子由P运动到Q的时间 ⑥
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