综合题18.0分
物理

12.如图所示,在纸面内有磁感应强度大小均为B,方向相反的匀强磁场,虚线等边三角形ABC为两磁场的理想边界。已知三角形ABC边长为L,虚线三角形内为方向垂直纸面向外的匀强磁场,三角形外部的足够大空间为方向垂直纸面向里的匀强磁场。一电量为+q、质量为m的带正电粒子从AB边中点P垂直AB边射入三角形外部磁场,不计粒子的重力和一切阻力,试求:

(1)要使粒子从P点射出后在最快时间内通过B点,则从P点射出时的速度v0为多大?

(2)满足(1)问的粒子通过B后第三次通过磁场边界时到B的距离是多少?

(3)满足(1)问的粒子从P点射入外部磁场到再次返回到P点的最短时间为多少?画出粒子的轨迹并计算。

正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

(1)当粒子回旋半个圆周到达B点所用时间最短,此时粒子做圆周运动半径r=L/4(2分)

T=2πm/qB,t1=πm/qB

V0=πr/ t1= qBL /4m

(2)粒子做圆周运动半径r=L/4,由几何关系可知:

过B点后第三次通过磁场边界时距离B点:

S=3r=3L/4

(3)粒子运动轨迹如图:

t2= T=25πm/3qB

考查方向

本题主要考查了带电粒子在磁场中运动,在近几年的各省高考题出现的频率非常高

解题思路

根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

易错点

画运动轨迹

知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动