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如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场...

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问题详情:

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从P点沿与PQθ = 30°角的方向,以速度v*入下方磁场区域,粒子最终从Q点离开。不计粒子重力

(1)求磁场磁感应强度的最小值;

(2)若粒子从Q点*出时的速度与从P点*入时相同,求粒子在磁场中的运动时间;

(3)撤去磁场,在纸面内加一与初速度v垂直的匀强电场,仍使粒子从P点*入并经过Q点,求电场强度的大小。

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场...

【回答】

(1)设最小磁感应强度为B0,粒子运动的最大半径为r0,由几何关系知

         r0=L               ………………….如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第2张

根据 如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第3张    ………………….如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第4张

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第5张        ……………………. 如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第6张 

    

(2)如图,设粒子经过PQ的两侧n次回转后经过Q点,由几何关系知

           2nrn=L          ………………….如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第7张

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第8张每段圆弧长度为

  如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第9张  ……………………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第10张 

    从PQ通过的路程为

s=2nl           ……………………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第11张

     所以,粒子从PQ经历的时间

          如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第12张        ……………………….如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第13张

整理得 如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第14张     ……………………….如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第15张

   (3)换为电场后,根据几何关系

x = RLcosθ   y = RLsinθ    ……………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第16张 

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第17张

粒子做类平抛运动

如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第18张   如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第19张    …………………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第20张

而  如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第21张      ……………………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第22张

整理得 如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第23张    …………………如图所示,横向宽度为L、纵向宽度足够大的区域内,直线PQ两侧分别存在强度相同、方向相反但均垂直于纸面的匀强磁场... 第24张

知识点:专题六 电场和磁场

题型:综合题

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