如图所示,在足够大的空间中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直纸面向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L

1个回答

  • 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.

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