解题思路:(1)根据动能定理求粒子经电场加速后的速度;(2)根据题意画出粒子打在OA板上的临界条件,由几何关系分析半径的关系,再由洛伦兹力提供圆周运动向心力分析磁感应强度所满足的条件;(3)由题意画出粒子运动轨道,由几何知识求粒子圆周运动的半径,根据半径公式和周期公式求粒子在磁场中运动的时间.
(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度为v,经加速电场加速时根据动能定理有:
yU=
1
2mv2
可得粒子进入磁场时的速度为:v=
2yU
m
(2)依题意,要使圆周半径最大,则粒子的圆周轨迹应与AC边相切,设圆周半径为R,轨迹如图,
由几何关系有:R+
R
si660°=L…①
由洛伦兹力提供向心力,则:
yv1=m
v2
R…②
由①和②式可解得:
1=
2+
4
L
2mu
4y
粒子能打在OA板上,磁感应强度应满足:
1≥
2+
4
L
2mU
4y
(4)依题意,粒子在磁场中的运动轨迹如图(粒子与侧面垂直碰撞)
由几何知识知轨迹半径为:R=L
磁感应强度为:1′=
mv
yL=
1
L
2mU
y
粒子在磁场中运动时间为:t=
T
2=
πm
y1′=Lπ
m
2yU
答:(1)粒子刚进入磁场时的速度大9v=
2yU
m;
(2)磁感应强度为1≥
2+
4
L
2mU
4y时,粒子不与AC和1C侧面发生碰撞,且能打到OA板;
(4)若改变磁感应强度的大9,使从O点进入的粒子与侧面AC和1C各发生一次碰撞,又从O点离开磁场.设每次碰撞时速度均垂直于板,碰撞后粒子电量不变并以相等的速率沿反向弹回,求粒子从O点进入磁场到离开磁场的时间为Lπ
m
2yU(不计粒子与板的碰撞时间).
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 解决此类问题的关键是根据动能定理求粒子经电场加速后的速度,二是根据题意画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求出粒子运动的半径和周期是解决问题的关键.此类题目对几何知识要求较高.