题目内容
如图所示,在直角坐标系的第II象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内,分布着磁感应强度均为B=5.0×10—3T的匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里。质量为m=6.64×10—27kg、电荷量为q=+3.2×10—19C的α粒子(不计α粒子重力),由静止开始经加速电压为U=1205V的电场(图中未画出)加速后,从坐标点M(—4,
)处平行于x轴向右运动,并先后通过两个匀强磁场区域。
(1)请你求出α粒子在磁场中的运动半径;
(2)你在图中画出α粒子从直线x=—4到直线x=4之间的运动轨迹,并在图中标明轨迹与直线x=4交点的坐标;
(3)求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间。
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解: (1)粒子在电场中被加速,由动能定理得
qU=![]()
粒子在磁场中偏转,则牛顿第二定律得
qvB=m![]()
联立解得
r=![]()
=![]()
=![]()
(2)由几何关系可得,
粒子恰好垂直穿过分界线,故正确图象为
(3)带电粒子在磁场中的运动周期
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粒子在两个磁场中分别偏转的弧度为
,在磁场中的运动总时间
t=![]()
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