题目内容
在直角坐标xoy内,在第1象限的区域Ⅰ内存在垂直于纸面向外宽度为d的匀强磁场,区域Ⅱ内存在垂直于直面向里宽度为(1)区域Ⅰ内磁感应强度B1的大小;
(2)若区域Ⅱ内磁感应强度B2的大小是B1的整数倍,当粒子再次回到MN时坐标可能值为多少?
【答案】分析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,由平抛运动的规律可求得进入磁场的速度,再由圆周运动的规律列出方程,联立可解得B1;
(2)粒子在两磁场均做匀速圆周运动,由几何关系可知粒子在B2中的转动半径,可分析粒子能否回到MN,再分别进行讨论即可得出正确结论.
解答:解:(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动设到达原点是竖直方向速度为vy,
可得:2h=vt

可得:v=vy
由运动的合成可得:
方向与x轴正向成45,
粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动,
有几何知识可得:
d2+d2=R12
由洛伦兹力充当向心力:
可解得:
(2)当带电粒子进入区域Ⅱ做匀速圆周与PG边相切时磁感应强度为B,
由几何知识可得此时:
由洛伦兹力充当向心:
求得:
当B2<B时粒子将穿过PG不能回到MN,
要使粒子重新回到MN需满足B2≥B,
由B2的大小是B1的整数倍所以:B2=3B1,4B1,5B1…
结合几何知识有再次回到MN时纵向坐标为:
y=(R1-d)+2R2

所以坐标为:
[
](n=3,4,5…)
点评:带电粒子在磁场中的转动,要注意确定圆心和半径,找出正确的几何关系;必要时要注意讨论,找出所有的可能情况再做出结论.
(2)粒子在两磁场均做匀速圆周运动,由几何关系可知粒子在B2中的转动半径,可分析粒子能否回到MN,再分别进行讨论即可得出正确结论.
解答:解:(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动设到达原点是竖直方向速度为vy,
可得:2h=vt
可得:v=vy
由运动的合成可得:
方向与x轴正向成45,
粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动,
有几何知识可得:
d2+d2=R12
由洛伦兹力充当向心力:
可解得:
(2)当带电粒子进入区域Ⅱ做匀速圆周与PG边相切时磁感应强度为B,
由几何知识可得此时:
由洛伦兹力充当向心:
求得:
当B2<B时粒子将穿过PG不能回到MN,
要使粒子重新回到MN需满足B2≥B,
由B2的大小是B1的整数倍所以:B2=3B1,4B1,5B1…
结合几何知识有再次回到MN时纵向坐标为:
y=(R1-d)+2R2
所以坐标为:
[
点评:带电粒子在磁场中的转动,要注意确定圆心和半径,找出正确的几何关系;必要时要注意讨论,找出所有的可能情况再做出结论.
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