Question

如圖所示，在一底邊長(zhǎng)為2L，θ＝45°的等腰三角形區(qū)域內(nèi)(O為底邊中點(diǎn))有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng). 現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從O點(diǎn)垂直于AB進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力與空氣阻力的影響.

（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度？

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少時(shí)，粒子能以最大的圓周半徑偏轉(zhuǎn)后打到OA板？

（3）增大B，可延長(zhǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極限時(shí)間.(不計(jì)粒子與AB板碰撞的作用時(shí)間，設(shè)粒子與AB板碰撞前后，電量保持不變并以相同的速率反彈)

 

Answer 1

⑴粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v

   由  　　　　�。�3分）

得        　（2分）

⑵要使圓周半徑最大，則粒子的圓周軌跡應(yīng)與AC邊相切，設(shè)圓周半徑為R

由圖中幾何關(guān)系：

　　�。�3分）

由       （2分）

得  （2分）

⑶設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)圓周半徑為r， ，當(dāng)r越小，最后一次打到AB板的點(diǎn)越靠近A端點(diǎn)，在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)累積路程越大，時(shí)間越長(zhǎng). 當(dāng)r為無(wú)窮小，經(jīng)過(guò)n個(gè)半圓運(yùn)動(dòng)，最后一次打到A點(diǎn). 有：

    （1分）

圓周運(yùn)動(dòng)周期：

  （2分）

最長(zhǎng)的極限時(shí)間

   （1分）

得：

　（2分）