题目内容
如图所示,一带电粒子先以某一速度在竖直平面内做匀速直线运动,经过一段时间后进入一磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的圆形匀强磁场区域(图中未画出该磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场,电场强度的大小为E、方向竖直向上。当粒子穿出电场时速率变为原来的
倍,已知带电粒子的质量为m、电荷量为q、重力不计,粒子进入磁场前的速度与水平方向成θ=60°角。求:
(1)粒子的电性;
(2)带电粒子在磁场中运动时的速度大小;
(3)该圆形磁场区域的最小面积。
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解:(1)粒子带负电。(2分)
(2)设粒子在磁场中运动的速率为v0(即粒子以速率v0进入电场),在电场中的运动时间为t,飞出电场时速度的大小为v,
由类平抛运动规律有:L=v0t(2分)
(2分)
(1分)
(1分)
解得:
(2分)
(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R,圆形磁场区域的最小半径为r,则有:
(3分)
解得:
(1分)
由几何知识可知:r=Rsin30°(2分)
磁场区域的最小面积
(2分)
联立以上各式可得:
(2分)
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练习册系列答案
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| A、粒子从A点射入,速率逐渐减小 | B、粒子从A点射入,速率逐渐增大 | C、粒子带负电,从B点射入磁场 | D、粒子带正电,从A点射入磁场 |
| A、粒子带正电 | B、粒子加速度不断变小 | C、粒子在A点时动能较大 | D、B点场强小于A点场强 |