如图所示,宽度为的区域被平均分为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中Ⅰ、Ⅲ有匀强磁场,它们的磁感应强度大小相等,方向垂直纸面且...
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问题详情:
如图所示,宽度为的区域被平均分为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中Ⅰ、Ⅲ有匀强磁场,它们的磁感应强度大小相等,方向垂直纸面且相反,长为,宽为的矩形abcd紧邻磁场下方,与磁场边界对齐,O为dc边的中点,P为dc边中垂线上的一点,OP=3L.矩形内有匀强电场,电场强度大小为E,方向由a指向O.电荷量为q、质量为m、重力不计的带电粒子由a点静止释放,经电场加速后进入磁场,运动轨迹刚好与区域Ⅲ的右边界相切.
(1)求该粒子经过O点时速度大小v0;
(2)求匀强磁场的磁感强度大小B;
(3)若在aO之间距O点x处静止释放该粒子,粒子在磁场区域*偏转n次到达P点,求x满足的条件及n的可能取值.
【回答】
(1)
(2)
(3),其中n=2、3、4、5、6、7、8
【解析】
试题分析:(1)由题意可知aO=L,粒子在aO加速过程中有
由动能定理:
解得粒子经过O点时速度大小:
(2)粒子在磁场区域Ⅲ中的运动轨迹如图,设粒子轨迹圆半径为R0,
由几何关系可得:
由洛伦兹力提供向心力得:
联立以上解得:
(3)若粒子在磁场中一共经历n次偏转到达P,设粒子轨迹圆半径为R,
由几何关系可得:
依题意得:
联立解得:,且n取正整数
设粒子在磁场中的运动速率为v,则有:
在电场中的加速过程,由动能定理:
联立解得:,其中n=2、3、4、5、6、7、8
考点:带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动
【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动.电场对粒子做正功,由动能定理求出粒子经过O点时速度大小;作出粒子运动轨迹,找到圆心、找出半径与磁场宽度的关系即可解题.
知识点:磁感应强度 磁通量
题型:解答题