Question

）如图所示，在直角坐标系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内，分布着磁感应强度均为B＝5.0×10^－2T的匀强磁场，方向分别垂直纸面向外和向里。质量为m＝6.64×10^－27kg、电荷量为q＝＋3.2×10^－19C的α粒子（不计α粒子重力），由静止开始经加速电压为U＝1 205 V的电场（图中未画出）加速后，从坐标点M（－4，2）处平行于x轴向右运动，并先后通过匀强磁场区域。

20090602

   （1）请你求出α粒子在磁场中的运动半径

   （2）请你在图中画出α粒子从直线x＝－4到直线x＝4之间的运动轨迹，并在图中标明轨迹与直线x＝4交点的坐标

   （3）求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间

Answer 1

（1）（2）图见解析 （3）6.5×10^-7 s

解析:

（1） α粒子在电场中被加速，由动能定理得qU=1/2 mv²（3分）

α粒子在磁场中偏转，则牛顿第二定律得qvB=mv²/r（2分）

联立解得（1分）

（2） 能正确作出图象得（6分）

（3） 带电粒子在磁场中的运动周期

T=2πr/v=2πm/qB（2分）

α粒子在两个磁场中偏转的角度均为π/4，在磁场中的运动总时间

t=1/4 T=πm/2qB=（3.14×6.64×10^-27）/（2×3.2×10^-19×5×10^-2）=6.5×10^-7 s（3分）