一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强大小为大小为E,方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方c点,如图所示,已知 b到O的距离为L,粒子的重力不计,试求:
⑴磁感应强度B
⑵圆形匀强磁场区域的最小面积;
⑶c点到b点的距离
(1)粒子在磁场中受洛仑兹力作用,作匀速圆周运动,设其半径为R,据此并由题意知,粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在x轴上,且b点在磁场区之外。过b沿速度方向作延长线,它与y轴相交于d点。作圆弧过O点与y轴相切,并且与bd相切,切点a即粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C,如图所示。
由图中几何关系得:L=3R (2分)
由①、②求得 (2分)
(2)要使磁场的区域有最小面积,则O应为磁场区域的直径,由几何关系知: 由②、④得 (2分)
∴匀强磁场的最小面积为: (2分)
(3)带电粒子进入电场后,由于速度方向与电场力方向垂直,故做类平抛运动,由运动的合成知识有:s·sin30°=v0t(2分) s·cos30°=at2/2 (2分) 而a=qE/m
联立解得: (2分)
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3gh1 |
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
| ||
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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v0 |
2 |
μgL |
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mv |
qL |
mv |
2qL |
v |
4 |
v |
3 |
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