题目内容

如图所示,在xOy平面内,紧挨着的三个“柳叶”形有界区域内(含边界上)有磁感应强度为B的匀强磁场,它们的边界都是半径为a圆,每个圆的端点处的切线要么与x轴平行、要么与y轴平行。区域的下端恰在O点,区域在A点平顺连接、区域在C点平顺连接。大量质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子依次从坐标原点O以相同的速率、各种不同的方向射入第一象限内(含沿x轴、y轴方向),它们只要在磁场中运动,轨道半径就都为a。在y ≤-a的区域,存在场强为E的沿-x方向的匀强电场。整个装置在真空中,不计粒子重力、不计粒子之间的相互作用。

(1)粒子从O点出射时的速率v0

(2)这群粒子中,从O点射出至运动到x轴上的最长时间;

(3)这群粒子到达y轴上的区域范围。

(1)(1)由..................................(3分)

(2)这些粒子中,从O沿+y轴方向射入磁场的粒子,从O到C耗时最长

得      ...................................(4分)

(3)这些粒子经过①区域偏转后方向都变成与 +x轴平行;

接着匀速直线进入②区域,经过②区域偏转又都通过C点;

从C点进入③区域,经过③区域偏转,离开③区域时,所有粒子都变成与-y轴平行(即垂直进入电场)........(2分)

对于从x = 2a进入电场的粒子,在-x方向的分运动有:

解得   ............(2分)

则该粒子运动到y轴上的坐标为

....(2分)

对于从x = 3a进入电场的粒子,在-x方向的分运动有:

解得    ........(2分)

则该粒子运动到y轴上的坐标为...............(2分)

这群粒子运动到y轴上的区间为...........(1分)

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