综合题12.0分
物理

20.如图所示的xOy平面上,以坐标原点O为圆心的四分之一圆形区域MON内分布着磁感应强度为B=2.0×10-3T的匀强磁场,其中M、N点距坐标原点O为,磁场方向垂直纸面向里.坐标原点O处有一个粒子源,不断地向xOy平面发射比荷为=5×107 C/kg的带正电粒子,它们的速度大小都是v=1×105m/s,与x轴正方向的夹角分布在0~90°范围内.

(1)求平行于x轴射入的粒子,出射点的位置及在磁场中的运动时间;

(2)求恰好从M点射出的粒子,从粒子源O发射时的速度与x轴正向的夹角;

(3)若粒子进入磁场前经加速使其动能增加为原来的2倍,仍从O点垂直磁场方向射入第一象限,求粒子在磁场中运动的时间t与射入时与x轴正向的夹的关系.

正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(1)平行于x轴射入的粒子,轨迹如图所示,设出射点为P,

得:

有几何关系可知:,则为等腰直角三角形

;故P点坐标为(1m,1m),

运动时间为

(2)由几何关系可知:

,为等腰直角三角形

,则

(3)

考查方向

牛顿第二定律,  带电粒子在匀强磁场中的运功

解题思路

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,处理时注意:画轨迹、定圆心、求半径。

易错点

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时画出轨迹

知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动