题目内容




(1)试在图中的适当位置和区域加一垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场,使这簇带电粒子通过该磁场后都沿平行于x轴方向运动.在图中定性画出所加的最小磁场区域边界的形状和位置.
(2)试在图中的某些区域再加垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场,使从Pl点发出的这簇带电粒子通过磁场后都能通过P2(a,0)点.
要求:①说明所加磁场的方向,并在图中定性画出所加的最小磁场区域边界的形状和位置;
②定性画出沿图示vo方向射出的带电粒子运动的轨迹;
③写出所加磁场区域与xOy平面所成截面边界的轨迹方程.

(1)所加磁场的边界的轨迹是一个以(一a,R)为圆心,半径为R=mVo/Bq的圆.该圆位于x轴上方且与P1点相切
(2)
①在P2处所加的磁场最小区域也是圆
②

③(x-a)2+(y一R)2=R2
(1)设带电粒子从A点离开磁场区域,A点坐标为(x、y),粒子旋转的半径为R,旋转的圆心在C点,旋转圆心角为α,则x=一a+Rsinα,y= R—Rcosα,(4分)

解得(x+a)2+(y一R)2=R2.(3分)
可见,所加磁场的边界的轨迹是一个以(一a,R)为圆心,半径为R=mVo/Bq的圆.该圆位于x轴上方且与P1点相切.(3分)
(2)根据对称性可得出在P2处所加的磁场最小区域也是圆,(1分)
同理可求得其方程为(x-a)2+(y一R)2=R2 (2分)
圆心为(a,R),半径为R=mVo/Bq,该圆位于x轴上方且与P2点相切;(2分)  
根据左手定则判断,磁场方向垂直于xOy平面向里;(1分)
沿图示v0方向射出的带电粒子运动的轨迹如图所示.(4分)
练习册系列答案
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如图(甲)所示为一种研究高能粒子相互作用的装置,两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成(整个装置处于真空中。图中只画出了6个圆筒,作为示意),它们沿中心轴线排列成一串,各个圆筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端。设金属圆筒内部没有电场,且每个圆筒间的缝隙宽度很小,带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果,应当调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期,粒子每次通过圆筒间缝隙时,都恰为交流电压的峰值。
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