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,
为
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:
①
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n(n=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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