题目内容

【题目】如图所示,在一等腰直角三角形ADC区域内存在垂直于纸面的匀强磁场(包含边界),AD=DC=a。现有一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以某一速度v1从D点沿DA边射入磁场,后垂直于AC边射出磁场,粒子的重力忽略不计。求:

(1)磁感应强度B的大小和方向?

(2)若改变粒子射入磁场速度大小,使粒子从CD边射出,求粒子从CD边射出的最大速度v2为多少?

【答案】(1) ,垂直纸面向外 (2)

【解析】

1)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动,垂直于AC边出来,做轨迹,找出几何关系进行计算即可;

2)当粒子运动的轨迹和AC边相切时,粒子从CD边射出且速度最大,轨迹是个半圆,利用几何关系求解即可。

1)由题意可得,带电粒子在磁场中只受洛伦兹力,所以做匀速圆周运动,由于粒子运动速度垂直CDCE,所以粒子在圆周运动的圆心为C点。设粒子在圆周运动的半径为,则:

由以上两式可得磁感应强度的大小为:

由左手定则可得,磁感应强度的方向为垂直于纸面向外。

2)当粒子运动的轨迹和AC边相切时,粒子从CD边射出且速度最大。设粒子做圆周运动的半径为,由几何图形可得:

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