如图所示,虚线OL与y轴的夹角为θ=60°,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为-物理

题目简介

如图所示,虚线OL与y轴的夹角为θ=60°,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为-物理

题目详情

如图所示,虚线OLy轴的夹角为θ=60°,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为qq>0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为M。粒子在磁场中运动的轨道半径为R。粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点(图中未画出),且OP=R。不计重力。求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间。
题型:计算题难度:中档来源:不详

答案

当α=30°时,粒子在磁场中运动的时间为
当α=90°时,粒子在磁场中运动的时间为
根据题意,粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设运动轨迹交虚线OLA点,圆心在y轴上的C点,ACy轴的夹角为α;粒子从A点射出后,运动轨迹交x轴的P点,设APx轴的夹角为β,如图所示。有(判断出圆心在y轴上得1分)

         (1分)
周期为       (1分)
A点作xy轴的垂线,垂足分别为BD。由几何知识得


α=β                 (2分)
联立得到      (2分)
解得α=30°,或α=90°       (各2分)
M点到O点的距离为h,有
 
联立得到 h=R-Rcos(α+30°)     (1分)
解得h=(1-)R(α=30°)        (2分)
h=(1+)R(α=90°)            (2分)
当α=30°时,粒子在磁场中运动的时间为
                   (2分)
当α=90°时,粒子在磁场中运动的时间为
                   (2分)
【考点定位】考查带电粒子在匀强磁场中的运动及其相关知识。

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