题目内容

【题目】如图所示,在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场.三个相同带正电的粒子,比荷为q/m ,先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域,粒子在运动过程中只受磁场力作用.已知编号为的粒子恰好从F点飞出磁场区域,编号为的粒子恰好从E点飞出磁场区域,编号为的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域.求:

(1)编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小;

(2)编号为的粒子在磁场区域内运动的时间;

(3)编号为的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离.

【答案】(1)(2)(3)

【解析】

作出运动轨迹,结合几何知识求出三种粒子的半径,然后根据牛顿第二定律求出粒子的速度,结合周期公式和几何知识求解所要求的物理量。

(1)设编号为①的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1,初速度大小为v1,则有:qv1B=m


由几何关系可得:r1=
解得:v1=
(2)设编号为②的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2,线速度大小为v2,周期为T2,则:qv2B=m
T2=
解得:T2=
由几何关系可得,粒子在正六边形区域磁场运动过程中,转过的圆心角为60°,则粒子在磁场中运动的时间:
(3)设编号为③的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3,由几何关系可得:AE=2acos30°=a

OE==3a
EG=r3-OE=(2-3)a

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