题目内容

如图,在轴下方有匀强磁声,磁感应强度大小为,方向垂直于平面向外P是y轴上距原点为的一点,轴上距原点为的一点。A是一块平行于轴的挡板,与轴的距离为,A的中点在轴上,长度略小于。带电粒子与挡板碰撞前后,方向的分速度不变,方向的分速度反向、大小不变。质量为,电荷量为的粒子从P点瞄准点入射,最后又通过P点。不计重力。求粒子入射速度的所有可能值。

设粒子射入磁场时的速度为v,第一次射出磁场时的位置为点,与板碰撞后再次进入磁场的位置为点

  对粒子在磁场中圆周运动有:

  依题意,粒子每次与板碰撞前后速度大小不变,这样粒子在磁场中的运动轨道半径,轨迹圆弧的圆心角一样,射入点与射出点距离x1不变,故有:  ②

  设粒子射出磁场位置点与下次进入磁场位置点的距离为x2,则她保持不变,由图有:      ③

  设粒子最终离开磁场射向P点时,与挡板共碰撞了nn=0、1、2、3……)次,由图及对称性知出射点x的位置为-a,即:         ④

  由③④两式得:          ⑤ 

  粒子能与挡板碰撞,必有:        ⑥

  解③④⑥得:  ⑦

  解①②⑤得:  ⑧

  将代入⑧取:

  n=0,

  n=1,

  n=2,

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