题目内容

【题目】如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里和向外的匀强磁场,磁感应强度分别为B1=0.1T、B2=0.05T,分界线OM与x轴正方向的夹角为α。在第二、三象限内存在着沿x轴正方向的匀强电场,电场强度E=1×104V/m。现有一带电粒子由x轴上A点静止释放,从O点进入匀强磁场区域。已知A点横坐标xA= -5×10-2m,带电粒子的质量m=1.6×10-24kg,电荷量q=+1.6×10-15C。

(1)要使带电粒子能始终在第一象限内运动,求α的取值范围?(用反三角函数表示)

(2)如果α=30o,则粒子能经过OM分界面上的哪些点?

(3)如果α=30o,让粒子在OA之间的某点释放,要求粒子仍能经过(2)问中的那些点,则粒子释放的位置应满足什么条件?

【答案】(1)(2)k′ = 1、2、3……(3) n′ = 123……

【解析】(1)粒子进入匀强磁场后,做匀速圆周运动。设在B1中运动的半径为r1,在B2中运动的半径为r2

B1= 2 B2

r2 = 2r1

由几何关系解得

(2)当α=30o时,粒子每次在任意一个磁场中运动的圆弧的圆心角均为60o,弦长均等于半径。

粒子在电场中运动

粒子在磁场中运动

解得:

OM上经过的点距离O点的距离是

k = 1、2、3……

k′ = 1、2、3……

(3)要仍然经过原来的点,需满足 n = 1、2、3……

解得

粒子释放的位置应满足 n = 123……

或者 n′ = 123……

解得

粒子释放的位置应满足 n′ = 123……

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