解题思路:(1)根据粒子在磁场中运动的半径公式,结合几何关系得出半径与SE的关系,从而求出粒子的速度.
(2)粒子在磁场中运动的周期与速度无关,当粒子在磁场中偏转的角度最小时,运动时间最短,可知当粒子在磁场中运动的轨道半径等于[L/2]时,运动的时间最短,结合圆心角求出运动的最短时间,结合半径公式求出速度的大小.
(1)根据洛伦兹力提供向心力得:qvB=m
v2
R
解得:R=[mv/qB].
根据几何关系有:[1/2L=n×2R(n=1,2,3…)
解得:v=
qBL
4nm] (n=1,2,3…)
(2)依题意粒子做圆周运动的轨道半径:R=[L/2×
1
2n−1 (n=1,2,3,…)
在磁场中粒子做圆周运动的周期:T=
2πm
qB],与粒子的速度无关.
由t=[θ/2πT知,粒子在磁场中偏转的角度最小时,运动的时间最短,
这时n=1,则R=
L
2=
mv
qB],即有:v=
qBL
2m.
粒子以三角形的三个顶点为圆心运动,相邻两次碰撞的时间间隔为t=[5/6T,第三次碰撞回到S点,
则最短时间为:tmin=3t=
5
2T=
5πm
qB].
答:(1)带电粒子的速度v=[qBL/4nm] (n=1,2,3…),能够打到E点.
(2)为使S点发出的粒子最终又回到S点,且运动时间最短,v=
qBL
2m,最短时间为tmin=
5πm
qB.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 解决本题的关键得出粒子在磁场中运动的半径通项表达式,确定半径为何值时恰好打在E点,何时能够回到S点,结合半径公式和周期公式进行求解.