如图所示,一足够长的区域badc内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,其中ab平行于cd,ad与上、下边界垂

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  • 解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,当其轨迹恰好与ab边相切时,轨迹半径最小,对应的速度最小.当其轨迹恰好与cd边相切时,轨迹半径最大,对应的速度最大,由几何知识求出,再牛顿定律求出速度的范围.

    (2)粒子轨迹所对圆心最大时,在磁场中运动的最长时间.当其轨迹恰好与ab边相切或轨迹更小时,时间最长,求出圆心角,再求时间.

    (1)设带电粒子在磁场中正好经过ab边(相切),从ad边射出所对应的速度为v1(如图所示)

    从几何关系有:R+Rsin30°=

    l

    2

    解得:R=

    l

    3

    由半径公式为:R=

    mv

    Bq,

    可得:v1=

    Bql

    3m

    设带电粒子在磁场中正好经过cd边(相切),从ab边射出时的速度为v2,从几何关系可得:R=l(如图所示

    由半径公式R=

    mv

    Bq,可得v2=

    Bql

    m

    可见带电粒子在磁场中从ab边射出,其速度应满足:

    [Bql/3m]<v<[Bql/m]

    (2)带电粒子在磁场中的周期为:

    T=

    2πR

    v0=

    2πm

    qB

    根据带电粒子在磁场的轨迹占圆周比值最大即运动时间最长(或圆周所对圆心角最大),所以当速度为v1时,具有最长时间为:

    tmax=

    θ

    2π•T=

    5πm

    3qB

    答:(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围满足[Bql/3m]<v<[Bql/m];

    (2)粒子在磁场中运动的最长时间是[5πm/3qB]

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

    考点点评: 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是

    1、画轨迹:确定圆心,几何方法求半径并画出轨迹.

    2、找联系:轨迹半径与磁感应强度、速度联系;偏转角度与运动时间相联系,时间与周期联系.

    3、用规律:牛顿第二定律和圆周运动的规律.

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