题目内容
【题目】如图,在圆心为O的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场.边界上的一粒子源A,向磁场区域发射出质量为m、带电量为q(q>0)的粒子,其速度大小均为v,方向垂直于磁场且分布在AO右侧α角的范围内(α为锐角).磁场区域内的半径为 ,其左侧有与AO平行的接收屏,不计带电粒子所受重力和相互作用力.求:
(1)沿AO方向入射的粒子离开磁场时的方向与入射方向的夹角;
(2)接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度.
【答案】(1)90°(2)
【解析】
(1)可以求解粒子在磁场中运动的半径等于磁场区域的半径,画出粒子运动的轨迹图可知沿AO方向入射的粒子离开磁场时的方向与入射方向的夹角;(2)可以证明,当粒子入射方向与OA成α角时,出射方向仍水平射出,从而求解接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度.
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径为: ,与磁场区域的半径相等,则沿AO方向入射的粒子将在磁场中运动四分之一周后从左端水平射出,离开磁场时的方向与入射方向的夹角为90°,如图所示;
当粒子入射方向与OA成α角时,轨迹如图,因四边形AOCO1为菱形,可知出射的方向也是水平向左;则粒子射到屏上的范围为MN;由几何关系可知∠COB=α,可得.
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