题目内容

如图所示,一矩形区域abcd内存在方向垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B1的匀强磁场,ad边长为L1,ab边长为.ad边上有一点O距d点,方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ = 30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量为m,电量为q,粒子重力不计。

求:(1)若粒子从ad射出磁场,求粒子在磁场中运动的时间t;

(2)粒子能从bc边上射出磁场的v0大小范围;

(3)若在矩形区域abcd右侧紧挨着一宽为L2的,足够长的带状匀强磁场区域,充满方向垂直纸面向外的、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。欲使粒子从ef边界穿出时的速度方向与O点的方向相同。试判断B1、B2、L1、L2的大小关系。

(1)(5分)由和  可得:    (1分)

      从ad射出磁场时,对应的圆心角    (2分)

      由           得:       (2分)

(2)(6分)当粒子运动的轨迹与bc边相切时,对应的圆周运动的半径最小为Rmin,由几何关系得:

               解得:     (2分)

当粒子运动的轨迹与dc边相切时,对应的圆周运动的半径最大为Rmax,由几何关系得:

               解得:        (2分)

由得   相对应的速度范围为:(2分)

(3)(7分)如图所示,设粒子射出磁场I区时速度与水平方向的夹角为,由几何知识可得     (2分)

   (2分)

联立解得(3分)

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