如图所示的空间分为I、Ⅱ两个区域,边界AD与边界AC的夹角为30°,边界AC与MN平行,I、Ⅱ区域均存在磁感应强度大小为

1个回答

  • (1)设粒子在磁场中作圆周运动的半径为r,则

    qvB=m

    v 2

    r

    由题意,v=

    2Bqd

    m

    解得,r=2d

    粒子在磁场中作圆周运动的周期 T=

    2πm

    qB

    设粒子在Ⅰ区转过的角度为θ,则

    sinθ=

    2dsin30°

    r =

    1

    2

    得θ=30°

    粒子在Ⅰ区运动时间 t 1=

    θ

    360° T

    设粒子在Ⅱ区运动时间为t 2,由对称关系可知,粒子经过两磁场区域的时间为t=t 1+t 2=2t 1

    解得,t=

    πm

    3qB

    (2)在Ⅱ区运动时间最短时,运动圆弧对应的弦长最短,应为d,由几何关系可知,粒子入射点Q到边界AC的距离应为

    d

    2

    则入射点Q与A点的距离为d.

    (3)再加上电场后,粒子沿电场方向做匀加速运动的加速度为 a=

    qE

    m

    在Ⅰ区沿电场方向的偏转距离为 y 1=

    1

    2 a

    t 21

    在Ⅱ区域沿磁场方向做匀速运动,y 2=at 1?t 2

    则在粒子在穿过两磁场区域的过程中沿垂直纸面方向移动的距离为

    y=y 1+y 2=

    π 2 mE

    24qB

    答:

    (1)若粒子从P点进入磁场,从边界MN飞出磁场,粒子经过两磁场区域的时间为

    πm

    3qB .

    (2)粒子从距A点d处进入磁场时,在Ⅱ区域运动时间最短

    (3)粒子在穿过两磁场区域的过程中沿垂直纸面方向移动的距离为

    π 2 mE

    24qB .

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