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有一个放射源水平放射出A、B两种粒子,垂直射入如图所示磁场区域Ⅰ中.区域Ⅰ和Ⅱ的...

有一个放射源水平放射出A、B两种粒子,垂直射入如图所示磁场区域Ⅰ中.区域Ⅰ和Ⅱ的宽度均为d,长度足够长,各自存在着垂直纸面的匀强磁场,两区域的磁感强度大小B相等,方向相反(粒子运动不考虑相对论效应).已知A粒子带负电,电量为q、质量为m;B粒子带正电,电量为2q、质量为4m.
(1)若要使A粒子能够进入区域Ⅱ,求A粒子的初速度v1的最小值;
(2)B粒子射出初速度大小manfen5.com 满分网,计算B粒子在区域Ⅰ和Ⅱ中运动的总时间;
(3)当v1满足第(1)小题所给值时,请求出速率在 manfen5.com 满分网v1>v>v1区间的B粒子离开区域Ⅱ时的区域宽度和方向.

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(1)要使A粒子能够进入区域Ⅱ,A粒子的速度要足够大,当粒子的轨迹恰好与Ⅰ、Ⅱ边界相切时,A粒子的初速度最小,此时粒子的轨迹半径等于d,根据牛顿第二定律求解初速度. (2)根据B粒子的速度大小,根据牛顿第二定律求出轨迹半径,画出轨迹,定出圆心角,根据周期与时间的关系,求出时间. (3)根据牛顿第二定律分别求出速度为v1和时轨迹的半径,画出轨迹,分别求出粒子两种情况的侧移y,再由几何知识求出B粒子离开区域Ⅱ时的区域宽度.由于两个磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,粒子在两个磁场中运动轨迹具有中心对称性,则B粒子离开区域Ⅱ时方向都与磁场区域Ⅱ右边界垂直. 【解析】 (1)作出临界轨道,对A粒子刚好能够进入区域Ⅱ时,初速度v1的最小值       由几何关系知r1=d,又   得     (2)对B粒子           得r2=2d        则sinα==,          故     (3)画出速率分别为v1和v2的粒子离开区域Ⅱ轨迹如下图         当v=v1时,r1=d,粒子向下侧移y1=d         当v=v1时,,粒子向下侧移y2=r′-=         故B粒子离开区域Ⅱ时的区域            方向都与磁场区域Ⅱ右边界垂直  答:(1)A粒子的初速度v1的最小值.     (2)B粒子在区域Ⅰ和Ⅱ中运动的总时间t总=;     (3)B粒子离开区域Ⅱ时的区域宽度为,方向都与磁场区域Ⅱ右边界垂直.       
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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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