(2012•咸安区模拟)如图,在xoy平面内第二象限-10cm≤x≤0区域内有垂直纸面向内的匀强磁场B,其大小为0.2T

(2012•咸安区模拟)如图,在xoy平面内第二象限-10cm≤x≤0区域内有垂直纸面向内的匀强磁场B,其大小为0.2T,在A(-6cm,0)点有一粒子发射源,向x轴上方180°范围内发射v=2.0×107m/s的负粒子,粒子的比荷为2.0×109C/kg,不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径.
(2)粒子在磁场中运动的最长时间是多少?
(3)若在0≤x≤10cm范围内加一与y轴平行向下的匀强电场,从y轴最上方飞出的粒子经过电场后恰好沿x轴正向从右边界飞出,试求出射点的坐标.
soho8xx9 1年前 已收到1个回答 举报

sd2403037 幼苗

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解题思路:(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,写出动力学方程,即可求得粒子运动的半径;(2)先求出周期,然后根据tT=θ2π求出粒子在磁场中运动的最长时间;(3)粒子在电场中做类斜上抛运动,由于粒子经过电场后恰好沿x轴正向从右边界飞出,也可反向研究其运动的过程;

(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供
qvB=
mv2
r得r=
mv
qB=0.05m
(2)粒子在磁场中运动周期T=
2πr
v=
π
2×10−8s
如图所示的运动轨迹,运动时间最长为t

分析可得t=
π+2arcsin
2
6
5
2πT
即粒子在磁场中运动的最长时间为t=
1
2(
π
2+arcsin
2
6
5)×10−8s
(3)从y轴最上方飞出的粒子坐标为(0,y3),右边界出射点为(10cm,y4

则有(2r)2=62+
y23 得y3=8cm
sinθ=
6
10有θ=37°
在x方向匀速直线运动 得t=
0.1
vx
在y方向vy=vsin37° 出射时方向水平,则
v y′=0
△y=
vy
2•t=3.75cm
则y4=y3-△y=4.25cm
从电场右边界飞出的粒子坐标为(10cm,4.25cm)
答:(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径为0.05m.
(2)粒子在磁场中运动的最长时间是t=
1
2(
π
2+arcsin
2
6
5)×10−8;
(3)出射点的坐标为(10cm,4.25cm).

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题是带电粒子在组合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况确定运动情况,结合几何关系以及半径公式、周期公式求解,难度比较大.

1年前

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