题目内容
【题目】如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，垂直于磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ＝30°、大小为v0的带正电粒子．已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：
（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；
（2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间．
【答案】（1）
＜v0≤
（2）
【解析】
（1）若粒子速度为v0，则qv0B=
， 所以有R=
，
设圆心在O1处对应圆弧与ab边相切，相应速度为v01，则R1＋R1sinθ=
，
将R1=
代入上式可得，v01=
类似地，设圆心在O2处对应圆弧与cd边相切，相应速度为v02，则R2－R2sinθ=，
将R2=
代入上式可得，v02=
所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足＜v0≤
（2）由t=
及T=
可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角α越长，在磁场中运动的时间也越长。由图可知，在磁场中运动的半径r≤R1时，运动时间最长，弧所对圆心角为（2π－2θ），
所以最长时间为t=
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