题目内容
【题目】如图,在xoy坐标中存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的有界磁场磁场宽度x=1.有一质量为m的带电粒子q无初速地从A点处进入加速电场,经加速度后垂直y轴且从y=2处进入磁场,再经磁场偏转后从边界C点射出,最后打在x轴的P点上,CP与x轴的夹角为60°.不计粒子的重力,求:
(1)加速电场的电压U
(2)带电粒子在磁场中的运动时间t
(3)P点在x轴上的坐标xp。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
做出带电粒子在磁场中的运动轨迹,由几何知识求出半径,根据洛伦兹力提供向心力求出速度,在电场中根据动能定理列方程求加速电场的电压;
找到圆周运动轨迹所对的圆心角分析求解粒子在磁场中运动的时间,根据几何知识求解P点的横坐标;
(1)设粒子在磁场中运动的速度为v,运动半径为r,则
对加速电场有:qU=mv2,
在磁场中偏转有:
粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,
根据几何关系可知:rsin60°=l,
由以上式子联立解得: ;
(2)粒子周期为 ,
粒子在磁场中的运动时间为 ;
(3)根据几何知识可知,P点在x轴上的坐标为;
练习册系列答案
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