时间;2粒子与O点间的距离。解析:1在匀强磁场中,带电粒子做圆周运动。设在x≥0区域,圆周半径为R1;在x<0区域,圆周半径为R2。由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qB0v0=mvR012①qλB0v0=mvR022②粒子速度方向转过180°时,所需时间t1为t1=πv0R1③粒子再转过180°时,所需时间t2为
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t2=πv0R2④
联立①②③④式得,所求时间为
t0=t1+t2=πB0qm1+λ1。⑤
2由几何关系及①②式得,所求距离为
d0=2R1-R2=2Bm0vq01-λ1。⑥
答案:1πB0qm1+λ122Bm0vq01-λ12如图所示,M、N、P为很长的平行边界,M、N与M、P间距分别为
l1、l2,其间分别有磁感应强度为B1和B2的匀强磁场区域,磁场Ⅰ和Ⅱ方向垂直纸面向里,B1≠B2。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以某一初速度垂直边界N及磁场方向射入MN间的磁场区域。不计粒子的重
力。求:
1要使粒子能穿过磁场Ⅰ进入磁场Ⅱ,粒子的初速度v0至少应为多少;2若粒子进入磁场Ⅰ的初速度v1=2qBm1l1,则粒子第一次穿过磁场Ⅰ所用时间t1是多
少;
3粒子初速度v为多少时,才可恰好穿过两个磁场区域。
解析:1设粒子的初速度为v0时恰好能进入磁场Ⅱ,则进入磁场Ⅱ时速度恰好沿边界M,所以运动半径r=l1,
由B1qv0=mvr02,解得v0=B1mql1。
2粒子在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动,由B1qv1=mvr112,解得r1=2l1,设粒子在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动轨迹如图甲对应的圆心角为α,则有si
α=lr11=
12,所以α
=π6,
所以粒子第一次穿过磁场Ⅰ所用时间为
t1=2απT=112×2Bπ1qm=6πB1mq。
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3设粒子速度为v时,粒子在磁场Ⅱ中的轨迹恰好与边界P相切,轨迹如图乙所示,由Bqv=mvR2可得R1=Bm1vq,R2=Bm2vq,由几何关系得si
θ=lR11=qBm1vl1,粒子在磁场Ⅱ中运动有R2-R2si
θ=l2,解得v=qB1l1+mqB2l2。答案:1B1mql126πB1mq3qB1l1+mqB2l2
命题点二电场与磁场的组合考法1先电场后磁场1.带电粒子先在电场中做匀加速直线运动,然后垂直进入磁场做圆周运动,如图:
2.带电粒子先在电场中做类平抛运动,然后垂直进入磁场做圆周运动,如图:
例12018全国卷Ⅲ如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的Nr