如图所示,3条足够长的平行虚线a、b、c,ab间和bc间相距分别为2L和L,ab间和bc间都有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B和2B.质量为m,带电量为q的粒子沿垂直于界面a的方向射入磁场区域.(不计重力)求:(1)为使粒子不能进入bc区域,粒子的初速度大小应满足什么条件?(2)为使粒子能从界面c射出磁场,粒子的初速度大小应满足什么条件?

问题描述:

如图所示,3条足够长的平行虚线a、b、c,ab间和bc间相距分别为2L和L,ab间和bc间都有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B和2B.质量为m,带电量为q的粒子沿垂直于界面a的方向射入磁场区域.(不计重力)求:

(1)为使粒子不能进入bc区域,粒子的初速度大小应满足什么条件?
(2)为使粒子能从界面c射出磁场,粒子的初速度大小应满足什么条件?

(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qv0B=mv20R1  ①,粒子运动轨迹如图所示,由几何知识可得:R1=2L,粒子不进入bc区域,轨道半径R≤R1,解得:v0≤2qBLm;(2)粒子在匀强磁场中做圆周...
答案解析:(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,当粒子运动轨迹与边界b相切时粒子恰好不能进入bc区域,求出粒子的轨道半径,然后由牛顿第二定律求出粒子的速度.
(2)作出粒子的运动轨迹,由数学知识求出粒子轨道半径,然后求出粒子的速度.
考试点:带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
知识点:本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,根据题意作出粒子的运动轨迹、应用牛顿第二定律、数学知识即可正确解题.