题目内容

【题目】如图所示,宽度为的区域被平均分为区域IIIIII,其中IIII有匀强磁场,它们的磁感应强度大小相等,方向垂直纸面且相反。长度为,宽为的矩形abcd紧邻磁场下方,与磁场边界对齐,Odc边中点,Pdc边中垂线上一点,OP=3L。矩形内有匀强电场,电场强度大小为E,方向由a指向O。电荷量为q、质量为m,重力不计的带电粒子由a点静止释放,经电场加速后进入磁场,运动轨迹刚好与区域III的右边界相切。

1)求该粒子经过O点时速度大小

2)求匀强磁场的磁感应强度大小B

3)若在aO之间距Ox处静止释放该粒子,粒子在磁场区域中共偏转n次到达P点,求x满足的条件以及n的可能取值。

【答案】123,其中n=2345678

【解析】试题分析:(1)由题意可知aO=L,粒子在aO加速过程有

动能定理:得粒子经过O点时的速度大小:

2)粒子在磁场区域III中的运动轨迹如图,设粒子轨迹半径为

根据几何关系可得

由洛伦兹力公式和牛顿第二定律可得,联立②③④可得

3)若粒子在磁场中一共经过n次偏转到达P,设粒子轨迹圆半径为R

根据几何关系可得,根据题意可得

联立③⑥⑦可得,且n取正整数

设粒子在磁场中的运动速率为v,有

在电场中的加速过程,由动能定理:

联立可得,其中n=2345678

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