libaxuan 幼苗
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设粒子在磁场中沿OB弧做匀速圆周运动的半径为r,
由牛顿第二定律qυ0B=m
υ02
r]
代入数据得r=
mυ0
qB=0.20m①
如上图所示,当圆的直径OD转动到与x轴的夹角为α时,粒子从圆形磁场中的B点射出,粒子在磁场中的偏角为θ,打在荧光屏上的点到x轴的距离为S,
由几何知识S=CAtanθ②
CA=2R-OC③
OC=rtan[θ/2]④
联立②③④解得S=(2R−rtan
θ
2)tanθ⑤
代入数据并化简得S=
0.40
1+cot
θ
2m
故θ最大时,S最大
如下图,当D点与出射点B重合时,θ最大.由几何知识sin
θ
2=
R
r⑥
由①⑥得θ=60°⑦
将①⑦代入⑤,求得粒子打在荧光屏上最远点到x轴的距离Smax=
3−1
5m=0.15m
此时α=
θ
2=30°
当α由0°变化到30°的过程中,θ逐渐增大,S也逐渐增大;
当α由30°变化到90°的过程中,θ逐渐减小至零,S也逐渐减小至零.
故粒子打在荧光屏上的范围S为0~0.15m.
答:过程中粒子打在荧光屏上的范围为0~0.15m.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 考查洛伦兹力提供向心力,掌握牛顿第二定律与向心力表达式,理解几何关系与运动轨迹图的重要性.
1年前