题目内容
【题目】【加试题】如图所示,在半径R = 4 cm的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B = 0.1 T,圆的直径OA恰好落在x轴上,C为圆心。在原点O处有一粒子源,可向xOy平面内的各个方向发射速度大小均为v = 8×105 m/s、比荷q/m = 1×108 C/kg的负电荷,粒子重力不计。
(1)当粒子的速度方向与x轴夹角θ时,恰好能从A点射出,求θ角;
(2)沿x轴正方向射出的粒子,在穿越圆形磁场过程中速度方向偏离了多少?(可用反三角函数表示)
(3)调整粒子源的出射速度大小为2×105 m/s,试用阴影图画出粒子在磁场中能到达的区域,并求出该区域的面积(取π ≈ 3)。
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【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】(1)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r1 ,据
,
解得:![]()
分析知,粒子做圆周运动的圆心与O、A三点组成等边三角形,由此
(2)粒子射出磁场时的速度反向过圆心C,设速度偏向角为φ,在直角三角形中
故:
(3)v改变后,粒子做圆周运动的半径:
,
能到达的阴影区域 如图所示
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求得:
故
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