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(2013•荆州二模)如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第I象限边长为I的正方形区域OABC,有垂直纸面向里的匀强磁场

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/01 02:46:55
(2013•荆州二模)如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第I象限边长为I的正方形区域OABC,有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.第II象限有边长也为l的正方形匀强电场区域,电场平行与平面xOy,方向-x与方向成θ=45°.若有大量带电粒子(不计重力)均带负电,电量均为-q,质量均为m,从OE边中点M由静止释放,忽略带电粒子间的相互作用.
(1)粒子能否打到C点?如果能,相应的电场强度E的大小为多少?
(2)粒子能否打到B点?如果能,相应的电场强度E 的大小为多少?
(3)电场强度在什么范围内的时粒子可从BC边射出?
(1)带电粒子从M点进入电场做匀加速直线运动,设带点粒子由P点离开电场时速度为v1
带电粒子由M点到P点的过程,由动能定理可得:qE

2
2l=
1
2m
v21
带电粒子以θ=45°进入磁场在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,可得:qBv1=
m
v21
r
所以r=
mv1
qB
带电粒子恰好与BC相切,粒子能从BC边出射的一个临界,圆心为O2(如图1),
此时有粒子进入磁场的最小速度
为v12,半径为r2,由几何关系r2+r2sin45°=l,

可得:r2=(2-
2)l
代入可得:v12=
(2−
2)qlB
m,
由以上分析知,粒子不可能打到C点.
(2)带电粒子恰由B点出磁场时是粒子能从BC边出射的一个临界,圆心为O1,如图2,
此时有粒子进入磁场的最大速度为v11
,半径为r1,由几何关系可得:

r1=
5
2
4l,
代入r=
mv
qB,可得:v11=
5
2qlB
4m
所以:E=
25
2B2ql
16m
v1的范围
(2−
2)qlB
m<v1
5
2qlB
4m
可得电场强度的范围:
(3
2−4)B2ql
m<E<
25
2B2ql
16m
答:(1)粒子不可能打到C点;
(2)粒子能打到B点,相应的电场强度E 的大小为
25
2B2ql
16m;
(3)电场强度满足
(3
2−4)B2ql
m<E<
25
2B2ql
16m粒子可从BC边射出.
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