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如图所示,在xOy平面内y>0的区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,在y<0的区域也存在垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出),一带正电的粒子从y轴上的P
题目详情
如图所示,在xOy平面内y>0的区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B 0 ,在y<0的区域也存在垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出),一带正电的粒子从y轴上的P点垂直于磁场入射,速度方向与y轴正向成45°。粒子第一次进入y<0的区域时速度方向与x轴正向成135°,再次在y>0的区域运动时轨迹恰与y 轴相切。已知OP的距离为![]() (1)y<0的区域内磁场的磁感应强度大小; (2)粒子第2n(n∈N*)次通过x轴时离O点的距离。(本问只需写出结果) |
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▼优质解答
答案和解析
(1)当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负向时,粒子运动的轨迹如图(a)所示 ![]() 设粒子第一次、第二次通过x轴上的点分别为Q、M,粒子在y>0和y<0区域做圆周运动的半径分别为R 0 和R 1 ,通过y轴上的点为N,y<0区域的磁感应强度大小为B 1 连接PQ,由题意知:PQ=2R 0 又由几何关系可得:PQ=2a 解得:R 0 =a 过M、N两点分别作该点速度方向的垂线,两垂线相交于O 1 点,O 1 即为粒子在y>0区域做圆周运动的圆心 由几何关系可得: 粒子在y<0区域内做圆周运动的弦长 ![]() 粒子在y<0区域内做圆周运动的半径 ![]() 带电粒子在磁场中做圆岗运动的半径公式 ![]() 解得 ![]() 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时,粒子运动的轨迹如图(b)所示 ![]() 设粒子第一次、第二次通过x轴上的点分别为T、S,粒子在y<0区域做圆周运动的半径为R 2 ,y<0区域的磁感应强度大小为B 2 由几何关系可以求得 ![]() 解得 ![]() (2)设粒子在两种情况下,第2n次通过x轴时离O点的距离分别为S 1 、S 2 ,当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负向时,由几何关系可推算出: ![]() 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时,由几何关系可推算出: ![]() |
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