求教一道極難高中物理磁場粒子運動題(答案我有,但看不懂)
題目:
求教一道極難高中物理磁場粒子運動題(答案我有,但看不懂)
如圖,在x 軸下方有勻強磁場,磁感應強度大小爲B,方向垂直於xy平面向外,P是y軸上距原點爲h的一點,N0爲x軸上距原點爲a的一點.A是一塊平行於x軸的檔板,與 x軸的距離爲,A的中點在y軸上,長度略小於a/2.帶電粒子與擋板碰撞前後x方向上的分速度不變,y方向上的分速度反向,大小不變.質量爲m,電荷量爲q(q>0)的粒子從P點瞄準N0點入射,最後又通過P點.不計重力.求粒子入射速度的所有可能值.
解答:
我能想到的有兩種可能:1、粒子經過磁場後,從N0相對y軸的對稱位置出射直接經過P;2、粒子經過磁場後與A碰撞,由於最後還要通過P,因此軌跡必須與y軸對稱,故與A的碰撞點一定在y軸上.等我畫個圖你就明白了,之後就很好算了. 哎呀,我又想了想,不止兩種情況,應該有三種.題目中A的長度略小於a/2原來是一個關鍵條件. 問題的關鍵在於電荷在A板上碰幾次,你可以將A板左右延長,與電荷的運動軌跡相交,這樣成了一個線段,由於A板位置在2/h,所以這根線段的長度爲a.由於電荷的整體運動軌跡一定是對稱於y軸的,所以不管其在A板上碰撞幾次,他的碰撞點一定是在這根線段上均勻分布的.如果碰一次,那就是等分點,也就是中點(位於y軸);如果碰兩次,那就是三等分點;如果碰三次,那就是四等分點.而四等分點的長度爲4/a,這時根據條件,A板的總長度略小於2/a並且對稱與y軸,所以A板在y軸兩側的長度分別略小於4/a,這樣四等分點就落不到A板上了,所以也就沒法碰撞四次了.所以只有三種情況,不碰、碰一次以及碰兩次. 當不碰的時候,根據作圖,電荷在磁場中的旋轉半徑爲R1,根據三角形相似,則R1/根號(h2+a2)=a/h,這樣求得R1.再根據洛倫茲力提供向心力,也就是qvB=mv2/r,求得v. 當碰一次的時候,根據作圖,其旋轉半徑爲R2,則R2/R1=(1+1/2)a/2a=3/4,這樣就求得了R2,同理也就算出了v. 當碰兩次的時候,根據作圖,其旋轉半徑R3/R1=(1+1/3)a/2a=2/3,這樣就求得了R3以及對應的v. 樓上這樣直接貼答案的太過分了.我可是自己算的.樓主如果有不懂的儘管可以問我,謝謝.
再問: ����ش����ӱ������
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