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一质量为m、带电量为q的带电粒子以某一初速射入如图所示的匀强磁场中(磁感应强度为B,磁场宽度为L),要使此带电粒子穿过这个磁场,则带电粒子的初速度应为多大?
分析:因本题没有指明带电粒子所带的电性,所以首先要分为两种情况进行讨论.带正电时粒子将沿逆时针方向运动,带负电时粒子将沿顺时针方向运动.两种情况都要与磁场的右边界相切时为临界状态,根据题意画出草图,确定圆心的位置,利用解三角形的知识进行求解.
解答:解:
由于不知道粒子的电性,所以要分为两种情况来分析解答:
(1)若带电粒子带正电
带电粒子在磁场中沿逆时针方向运动,当运动轨迹刚好与磁场右边界相切时,轨道半径R-Rcosθ=L
则有R=
L
1-cosθ
,又因R=
mv
qB

则速度为v=
qBL
m(1-cosθ)

即带电粒子要穿过磁场,速度要大于
qBl
m(1-cosθ)

(2)若带电粒子带负电
带电粒子在磁场中沿顺时针方向运动,当运动轨迹刚好与磁场右边界相切时,轨道半径R+Rcosθ=L
R=
L
1+cosθ
,又因R=
mv
qB

则速度v=
qBL
m(1+cosθ)

带电粒子要穿过磁场,速度要大于
qBL
m(1+cosθ)

答:带正电的粒子要穿过磁场,速度要大于
qBL
m(1-cosθ)
,带负电的粒子要穿过磁场,速度要大于
qBL
m(1+cosθ)
点评:该题考察了带电粒子在磁场中运动的有界问题和多解的问题:
带电粒子在磁场中运动的临界问题的原因有:粒子运动范围的空间临界问题;磁场所占据范围的空间临界问题,运动电荷相遇的时空临界问题等.审题时应注意恰好,最大、最多、至少等关键字;
多解形成原因:带电粒子的电性不确定形成多解;磁场方向不确定形成多解;临界状态的不唯一形成多解,在有界磁场中运动时表现出来多解,运动的重复性形成多解.
还有就是熟练的利用几何知识确定轨迹的圆心及相关的三角形的计算.
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真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场,一质量为m,带电量为q的物体以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,假设t=0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零,电势能也为零,那么,下列说法正确的是(  )

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3gh1
.则下列说法正确的是(  )
A、小环通过a、b两点时的速度大小相等
B、小环通过b点的速率为
g(3h1+2h2)
C、小环在oa之间的速度不断增大
D、小环从o到b,电场力做的功可能为零

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(1)若该区域电场为水平方向,并且用速度传感器测得滑块从出口处滑出的速度与进入该区域的速度相同,求该区域的电场强度大小与方向,以及滑块滑出该区域的速度;
(2)若该区域电场为水平方向,并且用速度传感器测得滑块滑出该区域的速度等于滑块的初速度v0,求该区域的电场强度大小与方向;
(3)若将该区域电场改为竖直方向,测出滑块到达出口处速度为
v0
2
(此问中取v0=2
μgL
),再将该区域电场反向后,发现滑块未能从出口滑出,求滑块所停位置距左边界多远.

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mv
qL
.(不计粒子重力)
(1)请在图中画出带电粒子的运动轨迹,并求出匀强磁场B1与B2的比值;(B1、B2磁场足够大)
(2)求出带电粒子相邻两次经过P点的时间间隔T;
(3)若保持磁感应强度B2不变,改变B1的大小,但不改变其方向,使B1=
mv
2qL
.现从P点向下先后发射速度分别为
v
4
v
3
的与原来相同的带电粒子(不计两个带电粒子之间的相互作用力,并且此时算作第一次经过直线AC),如果它们第三次经过直线AC时轨迹与AC的交点分别 记为E点和F点(图中未画出),试求EF两点间的距离.
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