圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖.在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場.磁感應(yīng)強度大小B=2.0×10-3T,在X軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的P處為離子的入射口.在Y上安放接收器.現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率從P處射入磁場.若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的M處被觀測到.且運動軌跡半徑恰好最小.設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,不記其重力. (1)求上述粒子的比荷, (2)如果在上述粒子運動過程中的某個時刻.在第一象限內(nèi)再加一個勻強電場.就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運動.求該勻強電場的場強大小和方向.并求出從粒子射入磁場開始計時經(jīng)過多長時間加這個勻強電場, (3)為了在M處觀測到按題設(shè)條件運動的上述粒子.在第一象限內(nèi)的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內(nèi).求此矩形磁場區(qū)域的最小面積.并在圖中畫出該矩形. 答案(1)=4.9×C/kg(或5.0×C/kg),(2) , (3) 解析:第(1)問本題考查帶電粒子在磁場中的運動.第(2)問涉及到復(fù)合場問是帶電粒子在有界磁場中的運動. (1)設(shè)粒子在磁場中的運動半徑為r.如圖甲.依題意M.P連線即為該粒子在磁場中作勻速圓周運動的直徑.由幾何關(guān)系得 ① 由洛倫茲力提供粒子在磁場中作勻速圓周運動的向心力.可得 ② 聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)得 =4.9×C/kg(或5.0×C/kg) ③ (2)設(shè)所加電場的場強大小為E.如圖乙.當(dāng)粒子子經(jīng)過Q點時.速度沿y軸正方向.依題意.在此時加入沿x 軸正方向的勻強電場.電場力與此時洛倫茲力平衡.則有 ④ 代入數(shù)據(jù)得 ⑤ 所加電場的長槍方向沿x軸正方向.由幾何關(guān)系可知.圓弧PQ所對應(yīng)的圓心角為45°.設(shè)帶點粒子做勻速圓周運動的周期為T.所求時間為t.則有 ⑥ ⑦ 聯(lián)立①⑥⑦并代入數(shù)據(jù)得 ⑧ (3)如圖丙.所求的最小矩形是.該區(qū)域面積 ⑨ 聯(lián)立①⑨并代入數(shù)據(jù)得 矩形如圖丙中 查看更多

 

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(09·福建·22) 圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖,在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小B=2.0×10-3T,在X軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的P處為離子的入射口,在Y上安放接收器,現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率從P處射入磁場,若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的M處被觀測到,且運動軌跡半徑恰好最小,設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,不記其重力。

(1)求上述粒子的比荷;

(2)如果在上述粒子運動過程中的某個時刻,在第一象限內(nèi)再加一個勻強電場,就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運動,求該勻強電場的場強大小和方向,并求出從粒子射入磁場開始計時經(jīng)過多長時間加這個勻強電場;

(3)為了在M處觀測到按題設(shè)條件運動的上述粒子,在第一象限內(nèi)的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內(nèi),求此矩形磁場區(qū)域的最小面積,并在圖中畫出該矩形。

 

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(09·福建·22) 圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖,在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小B=2.0×10-3T,在X軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的P處為離子的入射口,在Y上安放接收器,現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率從P處射入磁場,若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點L=0.50m的M處被觀測到,且運動軌跡半徑恰好最小,設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,不記其重力。

(1)求上述粒子的比荷;
(2)如果在上述粒子運動過程中的某個時刻,在第一象限內(nèi)再加一個勻強電場,就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運動,求該勻強電場的場強大小和方向,并求出從粒子射入磁場開始計時經(jīng)過多長時間加這個勻強電場;
(3)為了在M處觀測到按題設(shè)條件運動的上述粒子,在第一象限內(nèi)的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內(nèi),求此矩形磁場區(qū)域的最小面積,并在圖中畫出該矩形。

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