如圖,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x輔的方向射入磁場;一段時(shí)間后,該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出。已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,OP與x軸的夾角為30°,粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁場的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力,求
(1)帶電粒子的比荷。
(2)帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。
解析:根據(jù)題意,做出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,如下圖所示。
(1)帶電粒子的比荷。
由幾何關(guān)系:R2+R2=d2
帶電粒子在電壓U加速過程中:Uq=1?2mv2
帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng):Bqv=mv2/R
聯(lián)立以上三式可得
(2)帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。
帶電粒子在整個(gè)過程中做勻速率運(yùn)動(dòng),根據(jù)幾何關(guān)系有運(yùn)動(dòng)的路程
運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=s/v
聯(lián)立以上各式可得