题目内容

(2010?盐城一模)如图所示.一簇质量均为m、电量均为q的离子,在P点以同一速率v沿xoy上半平面中的各个方向射出,在P点左侧靠近P点处有一竖直放置的挡板.现加一垂直于xoy平面的磁感应强度为B的有界匀强磁场,可将这些离子聚焦到R点,P点与R点相距为2a,离子轨迹关于y轴对称.试求:
(1)离子在磁场中运动的轨迹半径
(2)当
mvBq
=a时,与x轴成30°角射出的离子从P点到达R点的时间.
(3)试推出在x>0的区域中磁场的边界点坐标x和y满足的关系式.(没有问题,最多改为“x、y满足的关系式”)
分析:(1)离子进入磁场后,受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动,根据向心力公式即可求解;
(2)先根据几何关系求出进入和离开磁场时的坐标,求出粒子运动的路程,根据时间等于路程除以速率求解;
(3)根据几何关系表示出x、y与半径r的关系,带入数据即可得出x与y之间满足的关系式.
解答:解:(1)离子进入磁场后,受洛仑兹力作用,由牛顿第二定律得:
Bqv=
mv2
r

整理得:r=
mv
qB

(2)如图所示,由几何关系可得,离子进入磁场A点坐标为(-
a
2
,
3
6
a
)离开磁场B点坐标为(
a
2
,
3
6
a
)

由几何关系,离子运动的路程为:
s=
2
3
3
a+
π
3
r=
2
3
3
a+
π
3
a

则t=
s
v
=
(2
3
+π)a
3v
或t=
s
v
=
(2
3
+π)m
3Bq

(3)在x>0的区域内,令离子离开磁场后与x轴夹角为θ.
由几何关系得:x=rsinθ
y=(
a
cosθ
-rtanθ)sinθ

代入相关数据并化简得:y=
(ax-x2)Bq
m2v2-B2q2x2

答:(1)离子在磁场中运动的轨迹半径r=
mv
qB

(2)当
mv
Bq
=a时,与x轴成30°角射出的离子从P点到达R点的时间t=
(2
3
+π)a
3v
或t=
(2
3
+π)m
3Bq
.
(3)在x>0的区域中磁场的边界点坐标x和y满足关系式y=
(ax-x2)Bq
m2v2-B2q2x2
.
点评:本题是带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,要求同学们能画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求解,知道半径公式及周期公式,难度较大.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网