如图所示,磁感应强度大小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

如图所示,磁感应强度大小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,右端跟很大的荧光屏MN相切于x轴上的A点.置于原点的粒子源可沿x轴正方向以一定的速度v0射出带正电的粒子流,粒子的重力不计,比荷q/m=1.0×108C/kg.
(1)要使粒子能打在荧光屏上,粒子流的速度v0应为多少?
(2)若粒子流的速度v0=3.0×106m/s,且以过O点并垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场逆时针缓慢旋转90°,求此过程中粒子打在荧光屏上离A的最远距离.
yeshiren 1年前 已收到1个回答 举报

heima5 幼苗

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(1)设当粒子流的速度v0=v1时,粒子恰好打不到荧光屏上,则这时粒子从磁场的最高点a竖直向上射出磁场,如图所示,由图可知,在磁场中的轨道半径为 r1=R.①
又由洛伦兹力充当向心力,则有
qv1B=m

v21
r1 ②
由①②式解得 v1=
qBR
m=1.5×106m/s
由题意分析可知,当v0>v1时,即v0>1.5×106m/s时粒子能打在荧光屏上.
(2)若粒子流的速度v0=3.0×106m/s时,设粒子在磁场中轨道半径为r2,则有
qv2B=m

v20
r2
解得,r2=0.2m=2R.
假设磁场无限大,粒子在磁场中运动的轨迹是就是以E为圆心、r2=0.2m为半径的一段圆弧.作图得到荧光屏上最高点位置:如图所示,若以O为圆心、OA为半径作出圆孤AE交y轴于E点,以E为圆心、EO为半径作粒子运动轨迹交AE孤于B点,连接CB并延长交屏于P点,P点即为粒子到达的最高点.
由sinα=
R
r2,得α=30°
AC=AO-OC=2R-r2tanα
则ym=PA=ACtan2α
联立解得,ym=0.15m
答:(1)要使粒子能打在荧光屏上,粒子流的速度v0应为1.5×106m/s.
(2)粒子打在荧光屏上离A的最远距离是0.15m.

1年前

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