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如图所示，在xOy平面内y＞0的区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，在y＜0的区域也存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，一带正电的粒子从y轴上的P点垂直磁
题目详情
| 如图所示，在xOy平面内y＞0的区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B 0 ，在y＜0的区域也存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，一带正电的粒子从y轴上的P点垂直磁场入射，速度方向与y轴正向成45°。粒子第一次进入y＜0的区域时速度方向与x轴正向成135°，再次在y>0的区域运动时轨迹恰与y轴相切。已知OP的距离为，粒子的重力不计，求： (1)y＜0的区域内磁场的磁感应强度大小； (2)粒子第2n(n∈N ＋ )次通过x轴时离O点的距离(本问只需写出结果)。 |
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▼优质解答
答案和解析
(1)当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负方向时，粒子运动的轨迹如图1所示  设粒子第一次、第二次通过x轴上的点为分别为Q、M，粒子在y＞0和y＜0区域作圆周运动的半径分别为R 0 和R 1 ，通过y轴上的点为N，y＜0区域的磁感应强度大小为B 1 连接PQ，由题意知，  ① 又有几何关系可得：PQ=2a ② 由①②式可得：R 0 =a ③ 过M、N两点分别作该点速度方向的垂线，两垂线相交于O 1 点，O 1 即为粒子在y＞0区域作圆周运动的圆心，由几何关系可得： 粒子在y＜0区域内作圆周运动的弦长   ④ 带电粒子在磁场中作圆厨运动的半径公式  ⑤ 由③④⑤式可得：  ⑥ 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时，粒子运动的轨迹如图2所示  设粒子第一次、第二次通过x轴上的点为分别为T、S，粒子在y<0区域作圆周运动的半径为R 2 ，y<0区域的磁感应强度大小为B 2 由几何关系可以求得：  ⑦ 由③④⑦式可得：  ⑧ (2)设粒子在两种情况下，第2n次通过x轴时离O点的距离分别为S I 、S Ⅱ 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴负向时，由几何关系可推算出：  (n∈N ＋ ) ⑨ 当粒子通过y轴时速度方向沿y轴正向时，由几何关系可推算出：  (n∈N ＋ ) ⑩ |
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