题目内容

如图,OAC的三个顶点的坐标分别为O(0,0)、A(0,L)、C(,0),在OAC区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。在t=0时刻,同时从三角形的OA边各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m,电荷量均为q的带正电粒子射入磁场,已知在t=t0时刻从OC边射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴。不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用。

(1)求磁场的磁感应强度B的大小;

(2)若从OA边两个不同位置射入磁场的粒子,先后从OC边上的同一点PP点图中未标出)射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动的时间t1t2之间应满足的关系;

(3)从OC边上的同一点P射出磁场的这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关,若该时间间隔最大值为,求粒子进入磁场时的速度大小。

解:(1) 粒子在t0时间内,速度方向改变了90°,故周期 

T=4t0      (2分)

    由T=B=  (2分)

   (2)在同一点射出磁场的两粒子轨迹如图,轨迹所对应的圆心角分别为,由几何关系有

=180°-     (2分)

t1+ t2==2t0              (1分)

(3)由圆周运动知识可知,两粒子在磁场中运动的时间差t=-成正比,由

=-=2-180°   (1分)

根据式可知越大,时间差t越大

t=       (1分)

代入数据得的最大值为=150°  (1分)

在磁场中运动时间最长的粒子轨迹如图,由几何关系=30°  ⑧(1分)

tan∠A==  得∠A=60°  ⑨

=90°-∠A=30°  ⑩  (1分)

=L    (2分)

解得R=    (1分)

根据qvB=  (或v=v=均可)    (2分)

代入数据解得 v=       (1分)

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