问题标题:
如图所示的xOy坐标系中,y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于xOy平面向里.P点的坐标为(-6L,0),Q1、Q2两点的坐标分别为(0,3L),(0,-3L).坐标
问题描述:
如图所示的xOy坐标系中,y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于xOy平面向里.P点的坐标为(-6L,0),Q1、Q2两点的坐标分别为(0,3L),(0,-3L).坐标为(-L,0)处的C点固定一平行于y轴放置一足够长的绝缘弹性挡板,带电粒子与弹性绝缘挡板碰撞前后,沿y方向分速度不变,沿x方向分速度反向,大小不变.带负电的粒子质量为m,电量为q,不计粒子所受重力.若粒子在P点沿PQ1方向进入磁场,经磁场运动后,求:
(1)只与挡板碰撞一次并能回到P点的粒子初速度大小;
(2)粒子能否经过坐标原点O之后再回到P点;
(3)只与挡板碰撞三次并能回到P点的粒子初速度大小以及这种情况下挡板的长度至少为多少.
柯慧燕回答:
(1)粒子与挡板只碰撞一次,粒子运动的轨迹如图一所示,粒子运动的轨道半径为R,碰撞前后出入磁场两点之间的距离为L
则:根据几何关系可得:4Rcosθ-L=6L,其中:cosθ=255
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