Question

【題目】利用電場與磁場控制帶電粒子的運動，在現(xiàn)代科學實驗和技術設備中有著廣泛的應用。如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內存在垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場左側有一寬度為0.5R的區(qū)域，其上邊界與水平半徑MO共線，該區(qū)域內有水平向右、速度大小范圍為0~v0的粒子不斷射人，粒子帶電量均為+q，質量均為m。在沿半徑MO入射的粒子中，速度大小為v0的粒子恰好從O點正下方的N點離開磁場。不計粒子重力及粒子間相互作用力，求：

(1)勻強磁場磁感應強度B的大��；

(2)圓形磁場中，有粒子通過區(qū)域的面積S；

(3)在圓形磁場正下方有一長度為2R的水平擋板CD，中心小孔與N點重合，右側是長度也為2R的豎直熒光屏PQ，其上端點P與擋板右端點D重合。CD下方空間加有水平向右的勻強電場，恰使所有通過小孔N的粒子均能打在熒光屏PQ上。求電場強度大小E及熒光屏上有粒子打到的長度L。

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)；

【解析】

(1)沿MO方向入射且速度大小為的粒子恰好從O點正下方N離開磁場，則：

，

解得

(2)速度為的粒子在圓形磁場中運動的時候

解得

有粒子通過區(qū)域的面積如陰影部分所示，易得圖中圓心角分別為60°、120°。

解得

(3)若豎直向下射出圓形磁場的粒子也能達到熒光屏，則所有粒子均能到達

，，

聯(lián)立解得

只有初速度為的粒子才能通過小孔O，速度方向分別在豎直向下與斜向右下方之間，設其與豎直方向夾角為，由幾何關系可得：

解得

斜向右下方與豎直方向夾角為30°出射的粒子到達熒光屏最上方

，，

解得