Question

【題目】如圖所示，在直角坐標系的第一象限內(nèi)，存在一個以三角形AOC為邊界的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外，頂點A坐標為(0，a)、頂點C坐標為(a，0)。AC邊界放置一離子收集板，打到收集板上的離子均被吸收不反彈。在O點放置一個離子源，可以在直角坐標系的第一象限內(nèi)，向各個方向發(fā)射一種帶負電的離子，離子的比荷為q/m，發(fā)射速度大小均為v0=，發(fā)射角用圖中的角度θ表示(0°≤θ≤90°)。整個裝置處于真空中，不考慮離子間的相互作用，不計離子的重力，取。

(1)當離子發(fā)射角θ多大時，離子恰好打到A點；

(2)求三角形AOC區(qū)域內(nèi)有離子經(jīng)過的區(qū)域面積；

(3)當離子發(fā)射角θ多大時，離子從O點運動到AC收集板的時間最短。

Answer 1

【答案】（1）600（2）（3）340

【解析】(1)設離子圓周運動的軌跡半徑為R，則

可解得：R=a

運動軌跡如圖所示：

由幾何關系可解得：

(2)三角形AOC區(qū)域內(nèi)有離子所經(jīng)過的面積如圖所示：

是以A點為圓心、a為半徑的扇形，

(3) 從O點作到AC垂線OM，OM圓弧所對應的運動時間最短

，得

由幾何關系可解得