粒子可能经过的区域,R=Bmqv其中正确的是
图9
f解析:如图所示:
当粒子沿v1、v2、v3、…、v
进入磁场时所对应的圆周运动的轨迹分别为圆O1、O2、O3、…、O
,可以看出带电粒子所经过的区域,当沿ON射入时,x=R,y=2R,当沿垂直于MN方向射入时有x=-2R,y=R其他射入方向上有-2RxR0y2R故A正确.答案:A
10.如图10所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场,入射方向与CD边界间夹角为θ已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求电子的速率v0至少多大?若θ角可取任意值,v0的最小值是多少?
解析:本题考查圆周运动的边界问题的求解方法.当入射速率v0很小时,电子会在磁场中转动一段圆弧后又从CD一侧射出,速率越大,轨道半径越大,当轨道与边界EF相切时,电子恰好不能从EF射出,如图所示.电子恰好射出时,由几何知识可得:r+rcosθ=d又r=mBve0
①②
f由①②得v0=m
Bed+cosθ
③
故电子要射出磁场,速率至少应为m
Bed+cosθ
由③式可知,θ=0°时,v0=B2emd最小,
由②式知此时半径最小,rmi
=d2,
也可由轨迹分析得出上述结论.
答案:m
Bed+cosθ
Bed2m
11.图11所示为可测定比荷
的某装置的简化示意图,在第一象限区
域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁
感应强度大小B=20×10-3T,在x轴
上距坐标原点L=050m的P处为粒子
图11
的入射口,在y轴上安放接收器.现将一带正电荷的粒子以v=35×104ms的速
率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=050m的M处被观测到,且运
动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m、电荷量为q,不计其重力.
1求上述粒子的比荷qm;
2为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,第一象限内的磁场可以局限在
一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图11中画出该矩形.
fqm=49×107Ckg或50×107Ckg
③
2如图乙所示,所求的最小矩形是MM1P1P,该区域面积
S=2r2
④
联立①④并代入数据得
S=025m2
矩形如图乙中MM1P1P虚线所示.答案:149×107Ckg或50×107Ckg
2025m2图见解析
12.如图12甲所示,M、N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔OO′正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示.有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场.已知正离子质量为m,带电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周r