如图甲所示,矩形区域I内存在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场区域Ⅱ内存在如图乙所示规律变化的磁场。aa′、bb′、cc′为相互平行的磁场边界线,矩形磁场区域的长度足够长,宽度均为L。某种带正电的粒子从aa′上的O1处以大小不同的速率沿与O1a成α=30°角的方向进入区域I内磁场。O2为cc′边界上一点,O1O2与磁场边界垂直。已知带电粒子的质量为m,带电量为+q,忽略带电粒子间的作用力,不计带电粒子的重力。求:

(1)以速率v1入射的粒子恰好不能进入区域Ⅱ,求该速率v1的大小;
(2)以速率v2入射的粒子(v2小于第(1)问所求v1)在区域I内的运动时间t;
(3)以速率v3入射的粒子在区域I内的运动时间为第(2)问所求时间t的15,求该速率v3的大小;
(4)区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小为233B,其方向随时间t变化的规律如图乙所示,取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向。已知在t=0时刻第(3)问中速度为v3的粒子刚好射入区域Ⅱ,并最终垂直cc′边界向右由K点穿出磁场(K点未标出),粒子进入区域Ⅱ后不再返回区域Ⅰ,则K点到O2点的最大距离为多少?要达到此最大距离,图乙中的T值为多少?
1
5
2
3
3
【答案】(1)以速率v1入射的粒子恰好不能进入区域Ⅱ,该速率v1的大小为;
(2)以速率v2入射的粒子(v2小于第(1)问所求v1)在区域I内的运动时间为;
(3)以速率v3入射的粒子在区域I内的运动时间为第(2)问所求时间t的,该速率v3的大小为;
(4)K点到O2点的最大距离为,要达到此最大距离,图乙中的T值为。
2
q
BL
(
2
+
3
)
m
(2)以速率v2入射的粒子(v2小于第(1)问所求v1)在区域I内的运动时间为
5
πm
3
q
B
(3)以速率v3入射的粒子在区域I内的运动时间为第(2)问所求时间t的
1
5
2
3
BL
3
m
(4)K点到O2点的最大距离为
4
3
+
6
3
L
5
3
πm
6
q
B
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/4/20 14:35:0组卷:31引用:1难度:0.3
相似题
-
1.如图,半径为d的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场垂直圆所在的平面。一带电量为q、质量为m的带电粒子从圆周上a点对准圆心O射入磁场,从b点折射出来,若α=60°,则带电粒子射入磁场的速度大小为( )
发布:2025/1/6 0:30:5组卷:272引用:2难度:0.6 -
2.如图1所示,在xOy坐标系中,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,紧靠极板的右边缘的有界匀强磁场区域由ΔAB0和矩形0BCD构成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁场方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y轴上。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接连发射质量为m,电荷量为+q、速度相同的带电粒子,现在0~3t0时间内两板间加上如图2所示的电压,已知t=0时刻进入两板间的粒子,在t0时刻射入磁场时,恰好不会从磁场边界射出磁场区域且圆心在x轴上,上述l、m、q、t0为已知量,U0=
,不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响,也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响,求:ml2qt02
(1)t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积;
(3)t=t0时刻进入两板间的带电粒子在匀强磁场中运动的时间。发布:2024/12/30 0:0:1组卷:88引用:2难度:0.7 -
3.如图所示,三角形ABC内有垂直于三角形平面向外的匀强磁场,AB边长为L,∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB边的中点。现在DB段上向磁场内射入速度大小相同、方向平行于BC的同种粒子(不考虑粒子间的相互作用和粒子重力),若从D点射入的粒子恰好能垂直AC边射出磁场,则AC边上有粒子射出的区域长度为( )
发布:2025/1/3 0:30:3组卷:303引用:1难度:0.5