题目内容


如图甲所示,M, N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各 有一个小孔O、O'且正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时问的变化 如图乙所示(垂直于纸面向里的磁场方向为正方向)。有一群正离子在t=0时垂直于M 板从小孔O射入磁场,己知正离子质量为胡,带电荷量为q正离子在磁场中做匀速圆周 运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响, 不计离子所受重力。求:

(1)磁感应强度B0的大小;

(2)若正离子从O'孔垂直于N板射出磁场所用的时间最短,请画出其运动轨迹并求出该最短时间;

(3)要使正离子从O'孔垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值


(1) 设离子轨道半径为R,洛伦兹力提供向心力: B0qv0=         (2分)

做匀速圆周运动的周期  T0=                                           (2分)

由以上两式得:B0=                             (2分)

(2)轨迹如图,                          (4分)

最短时间tmin = T0                                             (2分)

(3)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场,两板之间正离子只

 运动一个周期即T0时,R=            (2分)

当两板之间正离子运动n个周期,即nT0时,R= (n=1,2,3…)            (2分)

B0qv0=                                                                                          (2分)

联立求得正离子的速度的可能值为 v0= (n=1,2,3…)          (2分)

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