试题与答案

如图所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平

题型:计算题

题目:

如图所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B.折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点,AP=AQ=L.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力.

(1)若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场,能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点,则场强为多大?方向如何?

(2)撤去电场,为使微粒从P点射出后,途经折线的顶点A而到达Q点,求初速度v应满足什么条件?

(3)求第(2)中微粒从P点到达Q点所用时间的最小值.

答案:

(1)电场力与洛伦兹力平衡得:qE=qv0B得:E=v0B  (2分)

场强方向在纸平面内垂直PQ向上。                 (1分)

(2)根据运动的对称性,微粒能从P点到达Q点,应满足  (2分)

其中x为每次偏转圆弧对应的弦长,偏转圆弧对应的圆心角为.(2分)

设圆弧的半径为R,则有2R2=x2,可得:       (2分)

 由①②③式得:,n=1、2、3、……    (2分)

(3)当n取奇数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为

,(2分)

,其中n=1、3、5、……(2分)

当n取偶数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为:

,(2分)

,其中n=2、4、6、……(2分)

欲使时间最小,取n=1或者2,此时 (2分)

如图所示

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