12.如图所示,在纸面内有磁感应强度大小均为B,方向相反的匀强磁场,虚线等边三角形ABC为两磁场的理想边界。已知三角形ABC边长为L,虚线三角形内为方向垂直纸面向外的匀强磁场,三角形外部的足够大空间为方向垂直纸面向里的匀强磁场。一电量为+q、质量为m的带正电粒子从AB边中点P垂直AB边射入三角形外部磁场,不计粒子的重力和一切阻力,试求:
(1)要使粒子从P点射出后在最快时间内通过B点,则从P点射出时的速度v0为多大?
(2)满足(1)问的粒子通过B后第三次通过磁场边界时到B的距离是多少?
(3)满足(1)问的粒子从P点射入外部磁场到再次返回到P点的最短时间为多少?画出粒子的轨迹并计算。
5.如图所示,OX与MN是匀强磁场中的两条平行直线,速率不同的同种带电粒子沿OX方向同时射入磁场,从MN边界穿出时,其中一个速度v1与MN垂直,另一个的速度v2与MN与60角,则两粒子穿越磁场所需时间的比为( )
16.薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域,高速带电粒子可穿过铝板一次,在两个区域运动的轨迹如图,半径R1>R2,假定穿过铝板前后粒子电量保持不变,则该粒子 ( )
18.如图,边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S。某一时刻,从S平行于纸面向各个方向以某一速率发射出大量比荷为的同种正电粒子,经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。已知磁场的磁感应强度大小为
B,∠AOC=60°,O、S两点间的距离为L,从OC边界射出的粒子在磁场中运动的最短时间t=
,忽略重力的影响和粒子间的相互作用,则粒子的速率为( )
见解析
(1)当粒子回旋半个圆周到达B点所用时间最短,此时粒子做圆周运动半径r=L/4(2分)
T=2πm/qB,t1=πm/qB
V0=πr/ t1= qBL /4m
(2)粒子做圆周运动半径r=L/4,由几何关系可知:
过B点后第三次通过磁场边界时距离B点:
S=3r=3L/4
(3)粒子运动轨迹如图:
t2= T=25πm/3qB
根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
画运动轨迹