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如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,OP=0....

如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,OP=0.5m.现有一质量m=4×10-20kg,带电量q=+2×10-14C的粒子,从小孔以速度v=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的一圆形磁场区域.且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)圆形磁场区域的最小半径.
附加题:(4)若磁场区域为正三角形且磁场方向垂直向里,粒子运动过程中始终不碰到挡板,其他条件不变,求:此正三角形磁场区域的最小边长.

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(1)粒子在磁场中,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律求出粒子在磁场中做圆周运动的半径,并由圆周运动公式求出周期. (2)画出粒子运动的轨迹如图,由几何知识得到轨迹对应的圆心角θ,由t=T求出粒子在磁场中运动的时间; (3)当粒子的轨迹圆正好以PQ为直径时,圆形磁场区域的半径最小,则知最小半径的值. (4)若磁场区域为正三角形且磁场方向垂直向里,粒子运动过程中始终不碰到挡板,其他条件不变,由几何关系可求圆周半径,可求正三角形磁场区域的最小边长. 【解析】 (1)粒子在磁场中,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得 ,得: (2)画出粒子运动的轨迹如图,由几何知识得到轨迹对应的圆心角θ=60°,则粒子在磁场中运动的时间为    t=T===×10-5s (3)当粒子的轨迹圆正好以PQ为直径时,圆形磁场区域的半径最小,根据几何知识得知,PQ=r,则磁场最小的半径为Rmin==0.15m (4)画出粒子的运动轨迹如图,由数学知识可得:得: 答:(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径为0.3m (2)粒子在磁场中运动的时间×10-5s; (3)圆形磁场区域的最小半径0.15m. (4)此正三角形磁场区域的最小边长0.99m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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