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如图所示,在一底边长为2a,θ=30°的等腰三角形区域内(D为底边中点),有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速

题目详情
如图所示,在一底边长为2a,θ=30°的等腰三角形区域内(D为底边中点),有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从D点垂直于EF进入磁场,不计重力与空气阻力的影响。
(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场,求磁场的磁感应强度B为多少?
(2)改变磁感应强度的大小,粒子进入磁场偏转后能打到ED板,求粒子从进入磁场到第一次打到ED板的最长时间是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)依题意,设粒子经电场加速射入磁场时的速度为v
 ①
粒子在磁场中做匀速圆周运动,其圆心在E点,如图(a)所示,半径r 1 =a ②

由洛伦兹力提供向心力  ③
由①②③式得
(2)粒子速率恒定,从进入磁场到第一次打到ED板的轨迹与EC边相切时,路程最长,运动时间最长,如图(b)所示,设轨迹半径为r 2

由图中几何关系
最长时间
由以上各式联立得