如图所示,半径为的圆形区域内存在着磁感应强度为的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度正对着磁场圆的圆心入射,通过磁场区域后速度方向偏转了角。
(1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间;
(2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大,在保持入射方向仍然沿水平方向的基础上,需将粒子的入射点向上平移的距离为多少?
(1)假设电磁铁的磁感应强度达到最大时,模型车的速度为
则
①(2分)
②(1分)
③(2分)
④(1分)
由①②③④式并代入数据得
⑤(1分)
(2)
⑥(1分)
由第(1)问的方法同理得到磁感应强度达到最大以后任意速度时,安培力的大小为
⑦(1分)
对速度后模型车的减速过程用动量定理得
⑧(2分)
⑨(1分)
⑩(1分)
由⑥⑦⑧⑨⑩并代入数据得
(1分)
(3)假设需要个永磁铁
当模型车的速度为时,每个线圈中产生的感应电动势为
(2分)
每个线圈中的感应电流为
每个磁铁受到的阻力为
(1分)
个磁铁受到的阻力为
(1分)
由第(2)问同理可得
(1分)
由并代入已知得
即至少需要个永磁铁 (1分)
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如图所示,半径为的圆形区域内存在着磁感应强度为的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度正对着磁场圆的圆心入射,通过磁场区域后速度方向偏转了角。
(1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间;
(2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大,在保持入射方向仍然沿水平方向的基础上,需将粒子的入射点向上平移的距离为多少?
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