高三物理题,第三问求解。
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解析:(1)带电粒子在电场中运动时由动能定理得: (2分)
解得粒子进入磁场时的速度大小为 (2分)
(2) 粒子的轨迹图如图甲所示,粒子从进入磁场到从AD间离开,由牛顿第二定律可得:(1分)
粒子在磁场中运动的时间为 (1分)
由以上两式可解得轨道半径 (2分)
磁感应为 (2分)
(3)粒子从进入磁场到从AC间离开,若粒子恰能到达BC边界,如图乙所示,设此时的磁感应强度为B1,根据几何关系有此时粒子的轨道半径为 (1分)
由牛顿第二定律可得 (1分)
由以上两式解得 (1分)
粒子从进入磁场到从AC间离开,若粒子恰能到达AC边界,如图丙所示,设此时的磁感应强度为B2,根据几何关系有:
(1分)
由牛顿第二定律可得 (1分)
由以上两式解得 (1分)
总上所述要使粒子能从AC间离开磁场,磁感应强度应满足:
(2分)
解得粒子进入磁场时的速度大小为 (2分)
(2) 粒子的轨迹图如图甲所示,粒子从进入磁场到从AD间离开,由牛顿第二定律可得:(1分)
粒子在磁场中运动的时间为 (1分)
由以上两式可解得轨道半径 (2分)
磁感应为 (2分)
(3)粒子从进入磁场到从AC间离开,若粒子恰能到达BC边界,如图乙所示,设此时的磁感应强度为B1,根据几何关系有此时粒子的轨道半径为 (1分)
由牛顿第二定律可得 (1分)
由以上两式解得 (1分)
粒子从进入磁场到从AC间离开,若粒子恰能到达AC边界,如图丙所示,设此时的磁感应强度为B2,根据几何关系有:
(1分)
由牛顿第二定律可得 (1分)
由以上两式解得 (1分)
总上所述要使粒子能从AC间离开磁场,磁感应强度应满足:
(2分)
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