問題詳情:
如圖所示,的直角三角形ABC中存在一勻強磁場,磁場方向垂直三角形平面向裏,磁感應強度為B。荷質比均為的一羣粒子沿AB方向自A點*入磁場,這些粒子都能從AC邊上*出磁場區域。AC邊上的P點距離三角形頂點A為L。求:
(1)從P點處*出的粒子的速度大小及方向;
(2)試*從AC邊上*出的粒子在磁場中運動時間都相同,並求出這個時間是多少?
【回答】
【知識點】帶電粒子在磁場中運動 K2 K4
【*解析】(1) ,速度方向為與AC邊成的夾角指向C點一側。(2) 解析: (1)從P處*出的粒子與AC邊夾角為 ,這個角即為弦切角,由此可知,粒子自P處*出磁場時的速度方向必然與AC邊成,的夾角,做出粒子在磁場中的運動軌跡如圖 所示,
為等邊三角形。可得粒子作圓周運動的半徑為r=l,
設粒子從P處*出的速度為v,由牛頓第二定律有: 聯立解得速度大小 ,速度方向為與AC邊成的夾角指向C點一側。
(2)依題知,無論這羣粒子的速度多大,它們都能從AC邊離開磁場,在A處*入磁場中的弦切角為,它們從AC離開磁場時與AC邊的夾角必為,作出粒子的運動軌跡如圖所示,由圖可知,這些粒子的圓心角均為 ,設粒子在磁場中運動時間為t,週期為T,則有
聯立解得
顯然這些粒子在磁場運動時間相等,大小均為
【思路點撥】(1)從P處*出的粒子與AC邊夾角為 ,這個角即為弦切角,由此可知,粒子自P處*出磁場時的速度方向必然與AC邊成,的夾角,做出粒子在磁場中的運動軌跡圖,根據幾何知識求得半徑,然後根據洛倫茲力提供向心力求得速度。(2)無論這羣粒子的速度多大,它們都能從AC邊離開磁場,在A處*入磁場中的弦切角為,它們從AC離開磁場時與AC邊的夾角必為,作出粒子的運動軌跡圖。根據週期公式求解。
知識點:質譜儀與迴旋加速器
題型:計算題