一个足够长,无右边界的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ab长为L,现从

一个足够长,无右边界的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ab长为L,现从ab中点O垂直磁场射入一速度方向与ab边夹角为45°,大小为v0的带正电粒子,如图所示,已知粒子电荷量为q,质量为m(重力不计):
(1)若要求粒子能从ad边射出磁场,v0应满足什么条件?
(2)粒子在磁场中运动的最长时间是多少?
风暖莺娇 1年前 已收到1个回答 举报

含剑 花朵

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解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,当其轨迹恰好与ad边相切时,轨迹半径最小,对应的速度最小.当其轨迹恰好与bc边相切时,轨迹半径最大,对应的速度最大,由几何知识求出,再牛顿定律求出速度的范围.
(2)粒子轨迹所对圆心最大时,在磁场中运动的最长时间.当其轨迹恰好与ad边相切或轨迹更小时,时间最长,求出圆心角,再求时间.

(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子运动轨迹如图所示;
当粒子轨迹与ad边相切时的速度是粒子从ad边射出磁场的最小速度,
粒子轨迹与bc边相切时的速度是粒子从ad边射出的最大速度,
由图示可知,r1+r1cos45°=[L/2],r1=(1-

2
2)L,
r2cos45°=[L/2],r2=

2
2L,
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qvB=m
v2
r,
则v1=
(2−
2)qBL
2m,v2=

2qBL
2m,
则粒子能从ad边射出磁场的条件是:
(2−
2)qBL
2m<v0

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.

考点点评: 考查牛顿第二定律的应用,掌握几何关系在题中的运用,理解在磁场中运动时间与圆心角的关系.注意本题关键是画出正确的运动轨迹.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是
1、画轨迹:确定圆心,几何方法求半径并画出轨迹.
2、找联系:轨迹半径与磁感应强度、速度联系;偏转角度与运动时间相联系,时间与周期联系.
3、用规律:牛顿第二定律和圆周运动的规律.

1年前

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