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如图所示,在x轴上方平面内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一离子源,可以在平行于纸面内向x轴上方(包括x轴)沿各个方向发射速率在0到υm
题目详情
如图所示,在x轴上方平面内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一离子源,可以在平行于纸面内向x轴上方(包括x轴)沿各个方向发射速率在0到υ m 之间、质量为m、电量为q的负离子.不计离子的重力和离子之间的相互作用力,试分析: (1)若在t=0时刻发射的各种速率的离子仅沿+x方向,写出经过t=
(2)若在x轴的上方距离x轴d=
(3)若从t=0时刻开始向x轴上方各个方向发射各种速率的离子,求从t=0到t=
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▼优质解答
答案和解析
(1)离子进入磁场中做圆周运动的半径为R,由牛顿第二定律得: qvB=m
解得最大半径R m =
离子在磁场中运动的周期为T,则 T=
因为 t=
y=x,且0 ≤x≤
(2)离子以最大速度υ m 向x轴正方向发射时,将到达屏的最右端. L 1 =
离子与屏刚好相切时,将到达屏的最左端. L 2 =
离子打在屏上的范围为-
(3)将第(1)问中图中的OA段从沿-x轴方向顺时针方向旋转135°,在y轴上找一点C,以R m 为半径作圆弧,相交于O,则两圆弧及x轴所围成的面积即为所求的解,画出示意图如图. 由几何关系可求得此面积为 S=
则:S= (π-
答: (1)这些离子所在位置的坐标y与x的关系式y=x,且0 ≤x≤
(2)这些离子打在屏上的范围为-
(3)所有离子可能到达过的位置所组成区域的最大面积S= (π-
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