题目内容

【题目】如图所示,M、N、P为很长的平行边界面,M、N与M、P间距分别为l1、l2,其间分别有磁感应强度为B1和B2的匀强磁场区,Ⅰ和Ⅱ磁场方向垂直纸面向里,B1≠B2,有一带正电粒子的电量为q,质量为m,以某一初速度垂直边界N及磁场方向射入MN间的磁场区域.不计粒子的重力.求:

(1)要使粒子能穿过Ⅰ磁场进入Ⅱ磁场,粒子的初速度v0至少应为多少?

(2)若粒子进入磁场的初速度v1=,则粒子第一次穿过Ⅰ磁场的时间t1是多少?

(3)粒子初速度v为多少时,才可恰好穿过两个磁场区域.

【答案】(1)

(2)

(3)

【解析】解:(1)粒子的初速度为v0时恰好能进入Ⅱ磁场,则进入Ⅱ磁场时速度恰好沿M边界,所以半径为r=l1,则

B1qv0=

解得:

(2)粒子在磁场中运动,

B1q

解得:r1=2l1

粒子在Ⅰ磁场中作匀速圆周对应的圆心角为α,

sinα==

所以:α=

所以第一次穿过Ⅰ磁场的时间为:=

(3)设粒子速度为v时,粒子在B2磁场中的轨迹恰好与P边界相切,轨迹如图所示,

由Bqv=可得:

sinθ==

粒子在B2中运动有:R2﹣R2sinθ=l2

解得:v=

答:(1)要使粒子能穿过Ⅰ磁场进入Ⅱ磁场,粒子的初速度v0至少应为

(2)若粒子进入磁场的初速度,则粒子第一次穿过Ⅰ磁场的时间t1

(3)粒子初速度v为时,才可恰好穿过两个磁场区域.

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