题目内容
【题目】如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ,充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场,区域Ⅰ的磁感应强度大小为B0,区域Ⅱ的磁感应强度大小可调, C点坐标为(4L,3L),M点为OC的中点。质量为m带电量为-q的粒子从C点以平行于y轴方向射入磁场Ⅱ中,速度大小为 ,不计粒子所受重力,粒子运动轨迹与磁场区域相切时认为粒子能再次进入磁场。
(1)若粒子无法进入区域Ⅰ中,求区域Ⅱ磁感应强度大小范围;
(2)若粒子恰好不能从AC边射出,求区域Ⅱ磁感应强度大小;
【答案】(1) (2)
【解析】试题分析:平面几何做图,可知粒子在磁场中的轨迹与OD边相切,可求其半径,由粒子在磁场中的运动规律可求,磁感应强度大小范围;若粒子恰好不能从AC边射出,则粒子在磁场中与AC边相切,由几何关系,求粒子在磁场Ⅱ中的半径,由粒子在磁场中的运动规律可求解区域Ⅱ磁感应强度大小。
(1)如图所示,当运动轨迹与x轴相切时,粒子恰好无法进入区域Ⅰ中。由几何关系可知粒子圆周运动半径为,
由 得
若粒子无法进入区域Ⅰ中,求区域Ⅱ磁感应强度
(2)若粒子恰好不能从AC边射出,粒子轨迹与AC边相切于E点,由几何关系可知
粒子在磁场Ⅰ中,
可得粒子在磁场Ⅰ中半径为
设在磁场Ⅱ中的半径为R,由几何关系可知,
由于 可知
解得
在磁场Ⅱ中由,
可知
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