(2007•武汉三模)如图所示,磁感应强度大小为B=0.15T、方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径R=0.10m的圆形

(2007•武汉三模)如图所示,磁感应强度大小为B=0.15T、方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径R=0.10m的圆形区域内,圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O,右端跟荧光屏MN相切于x轴上的A点.置于原点O的粒子源可沿x轴正方向射出速度v0=3.0×106m/s的带正电粒子流,粒子重力不计,比荷为[q/m=1.0×108
Emillialiu 1年前 已收到1个回答 举报

libaxuan 幼苗

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解题思路:由洛伦兹力提供向心力,结合牛顿第二定律,可确定运动半径;依据几何关系,可求出最大位移,进而即可求解.

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

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