题目内容
如图所示,圆形区域的匀强磁场,磁感应强度为B、方向垂直纸面向里,边界跟y轴相切于坐标原点O。O点处有一放射源,沿纸面向各方向射出速率均为V的某种带电粒子,带电粒子在磁场中做圆周运动的半径是圆形磁场区域半径的两倍。已知该带电粒子的质量为m、电量为+q,不考虑带电粒子的重力。
(1)磁场区域的半径为多少?
(2)在匀强磁场区域内加什么方向的匀强电场,可使沿Ox方向射出的粒子不发生偏转,强场为多少?
(3)若粒子与磁场边界碰撞后以原速率反弹,则从O点沿x轴正方向射入磁场的粒子第一次回到O点经历的时间是多长?(已知arctan2=7π/20)
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(1)由半径公式
,得
( 5分)
(2)加-y方向匀强电场 (2分)
由 BqV = qE,得E = BV (3分)
(3)相邻碰撞点之间的圆弧对应的圆心角α有:
(2分)
要使粒子碰撞后返回O点,应有k1α=2πk2(k1、k2为整数)(2分)
易知第一次返回O点:k1 = 20,k2 = 7(即碰撞了20次转了7周第一次回到O点)
故
(2分)
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