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高中 | 带电粒子在圆边界匀强磁场中的运动题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第三章 磁场
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动
带电粒子在圆边界匀强磁场中的运动
真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为$a$和$3a$的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。一速率为$v$的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为$m$,电荷量为$e$,忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为$(\quad\ \ \ \ )$
$\\dfrac{3mv}{2ae}$
","$\\dfrac{mv}{ae}$
","$\\dfrac{3mv}{4ae}$
","$\\dfrac{3mv}{5ae}$
"]当电子在磁场中的运动轨迹和外圆相切时,电子在图中实线圆围成的区域内运动的半径最大,
电子的运动轨迹如图,
令电子的半径为$r$,根据几何知识有${{r}^{2}}+{{a}^{2}}={{(3a-r)}^{2}}$,
所以电子的最大半径为$r=\dfrac{4}{3}a$,
因为$evB=m\dfrac{{{v}^{2}}}{r}$,
所以$B=\dfrac{mv}{re}$,
则磁感应强度的最小值为$B=\dfrac{3mv}{4ae}$,故$\text{ABD}$错误,$\text{C}$正确。
故选:$\text{C}$。
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