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带电粒子的质量为m,电量为q,以初速度v沿y轴正方向从原点O射入一半径为r的圆形磁场区域后,又从磁场射出.圆形磁场垂直于xOy平面,磁场边界过坐标原点O,磁感应强度为B,带电粒子的重力不计,它在磁场中做匀速圆周运动,轨迹圆半径R>r.

(1)改变磁场区域的位置,可以改变带电粒子穿越磁场时的速度偏转角,为使偏转角有最大值,该磁场区域的圆心应在什么位置,最大偏转角多大?

(2)为使带电粒子从圆形磁场区域中射出后能通过Ox轴上某点,该磁场区域半径应满足怎样的条件?

答案:略
解析:

思路点拨:粒子在磁场中做半径为R的圆周运动,因磁场有界,磁场的位置不同,轨迹圆弧所对的弦长不同,弦长越大,偏转角越大,当弦长为圆形磁场的直径时,弦长最大,偏转角最大.

正确解答:(1)设粒子从P点射出磁场时,偏转角最大,则OP为磁场区域的直径,磁场的圆心为OP中点(如图所示),其坐标为:

设最大偏转角为,则

(2)要粒子能通过Ox轴,粒子的最大偏转角必须大于,即

所以,即

所以磁场区域的半径r必须满足,才能使带电粒子能通过Ox轴上某点.

小结点评:带电粒子在磁场中运动的速度偏转角等于轨迹圆弧所对的圆心角,知道轨迹圆弧所对的弦长最大时速度偏转角最大,是解决本题的关键,在圆形磁场区域中,轨迹圆弧所对的最长的弦即为圆形磁场的直径.


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,A、B和C、D为真空中两对平行金属板,A、B两板间的电压为U1,C、D两板间的电压为U2.一带电粒子从A板的小孔进入电场,粒子的初速度可视为零,经电场加速后从B板小孔射出,并沿C、D两板中线进入偏转电场.已知C、D两板之间的距离为d,极板长为l.带电粒子的质量为m,所带电荷量为q,带电粒子所受重力不计.求:
(1)带电粒子从B板射出时速度的大小v0
(2)带电粒子在偏转电场中运动的时间t;
(3)带电粒子从偏转电场射出时的侧移量y.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动,一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间,两金属板带等量异种电荷,粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出,已知带电粒子的质量为m,电量为q,其重力不计,粒子进入磁场前的速度方向与带电板成θ=60°角,匀强磁场的磁感应强度为B,带电板板长为l,板距为d,板间电压为U.试解答:
(1)上金属板带什么电?
(2)粒子刚进入金属板时速度为多大?
(3)圆形磁场区域的最小面积为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?辽宁一模)在如图所示的xoy坐标系中,y>0的区域内存在着沿y轴正方向、场强为E的匀强电场,y<0的区域内存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场.一带电粒子从y轴上的P(0,h)点以沿x轴正方向的初速度射出,恰好能通过x轴上的D(d,0)点.已知带电粒子的质量为m,带电量为-q.h、d、q均大于0,不计重力的影响.
(1)若粒子只在电场作用下直接到达D点,求粒子初速度的大小v0
(2)若粒子在第二次经过x轴时到达D点,求粒子初速度的大小v0
(3)若粒子在从电场进入磁场时到达D点,求粒子初速度的大小v0

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,一带电粒子从Y轴上的a点以平行于X轴的方向射入第一象限区域,射入的速度为v0.带电粒子的质量为m,带负电,电荷量为q.为了使带电粒子通过X轴上的b点,可在第一象限的某区域加一个沿Y轴正方向的匀强电场,电场强度为E,电场区域沿Y轴方向无限长,沿X方向的宽度为s.已知Oa=L,Ob=2s,不计带电粒子的重力.
(1)若b点在电场内,要使粒子过b点,求该电场的左边界与b点的距离.
(2)若b点在电场外,在第一象限紧挨电场右侧加一个垂直于XOY平面的磁感应强度为B的匀强磁场,该磁场足够大,使得粒子也能过b点且速度方向沿X轴正方向,求该电场的左边界与b点的距离.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在坐标原点O处,能向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带正电粒子.在O点右侧有一半径为R的圆形薄板,薄板中心O′位于x轴上,且与x轴垂直放置,薄板的两端M、N与原点O正好构成等腰直角三角形.已知带电粒子的质量为m,带电量为q,速率为v,重力不计.
(1)要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到薄板MN上,可在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场,则场强的最小值E0为多大?在电场强度为E0时,打到板上的粒子动能为多大?
(2)要使薄板右侧的MN连线上都有粒子打到,可在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场,则磁场的磁感应强度不能超过多少(用m、v、q、R表示)?若满足此条件,从O点发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边?

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