Question

【題目】如圖所示，在xOy平面內(nèi)，以O′(0，R)為圓心，R為半徑的圓內(nèi)有垂直平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方有垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．第四象限有一與x軸成45°角傾斜放置的擋板PQ，P，Q兩點(diǎn)在坐標(biāo)軸上，且O，P兩點(diǎn)間的距離大于2R，在圓形磁場(chǎng)的左側(cè)0<y<2R的區(qū)間內(nèi)，均勻分布著質(zhì)量為m，電荷量為＋q的一簇帶電粒子，當(dāng)所有粒子均沿x軸正向以速度v射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，粒子偏轉(zhuǎn)后都從O點(diǎn)進(jìn)入x軸下方磁場(chǎng)，結(jié)果有一半粒子能打在擋板上．不計(jì)粒子重力，不考慮粒子間相互作用力．求：

(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

(2)擋板端點(diǎn)P的坐標(biāo)；

(3)擋板上被粒子打中的區(qū)域長(zhǎng)度．

Answer 1

【答案】(1) （2）P點(diǎn)的坐標(biāo)為 （3）

【解析】試題分析：（1）（8分）設(shè)一粒子自磁場(chǎng)邊界A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，該粒子由O點(diǎn)射出圓形磁場(chǎng)，軌跡如圖甲所示，過(guò)A點(diǎn)做速度的垂線長(zhǎng)度為r,C為該軌跡圓的圓心.連接AOˊ、CO，可證得ACOOˊ為菱形，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知：粒子在圓形磁場(chǎng)中的軌道半徑r=R，（3分）

由（3分）

得：（2分）

（2）（4分）有一半粒子打到擋板上需滿足從O點(diǎn)射出的沿x軸負(fù)方向的粒子、沿y軸負(fù)方向的粒子軌跡剛好與擋板相切，如圖乙所示，過(guò)圓心D做擋板的垂線交于E點(diǎn)，（1分）

（2分）

P點(diǎn)的坐標(biāo)為（，0 ） （1分）

（3）（7分）設(shè)打到擋板最左側(cè)的粒子打在擋板上的F點(diǎn)，如圖丙所示，OF=2R ① （1分）

過(guò)O點(diǎn)做擋板的垂線交于G點(diǎn)，

② （2分）

③ （2分）

④ （1分）

擋板上被粒子打中的區(qū)域長(zhǎng)度l=FE=+=⑤ （1分）

（說(shuō)明：如果用余弦定理求解，也給相應(yīng)分，將②③ 的4分 分為公式和結(jié)果各給2分）