题目内容

【题目】如图所示,在直角坐标系xOy平面内有一个磁感线垂直于xOy平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度的大小为B,两个坐标轴上分别固定了很薄(厚度不计、长度足够)且垂直xOy平面的挡板OCOD,在OD板上距离O点为LP处固定有一个粒子源,从粒子源中射出的粒子均为电荷量+q、质量m的同种粒子,这些粒子的速率不同,进入磁场后的速度方向均在xOy平面内,且与OD板之间的夹角均为60°,经过一段时间的运动后均打在挡板上(打在挡板上的粒子均镶嵌在板内,不反弹也不穿过挡板),不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求:

(1)打在Q点的粒子从PQ的运动时间;

(2)垂直打在OC板上的粒子运动的速率。

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)如图所示,设打在Q点的粒子的轨迹圆弧Ⅰ的圆心为O1

由几何关系可知:轨迹Ⅰ对应的圆心角∠PO1Q=120°

由洛伦兹力充当向心力时的周期公式得

T=

所求运动时间为

t1=

联立解得

t=

(2)设垂直打在OC板上的粒子的轨迹圆弧Ⅱ的圆心为O2、半径为R2

由几何关系得

R2cos30°=L

由洛伦兹力充当向心力得

qvB=m

联立解得

v′=

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