题目内容
如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力.求:
(1)微粒在磁场中运动的周期.
(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间.
(3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值.
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(1)
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洛仑兹力提供向心力
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(2)粒子的运动轨迹将磁场边界分成
等分(
=2,3,4……)
由几何知识可得:
得
(
……)
当
为偶数时,由对称性可得
(
……)
当
为奇数时,
为周期的整数倍加上第一段的运动时间,即
(
……)
(3)由几何知识得
不超出边界须有:
得到
当
时 不成立,如图
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比较当
、
时的运动半径,
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知当
时,运动半径最大,粒子的速度最大.![]()
得:![]()
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