如图所示,MN为纸面内竖直放置的挡板,P、D是纸面内水平方向上的两点,两点距离PD为L,D点距挡板的距离DQ为,一质量为m,电量为q的带正电粒子的纸面内P点开始以v0的水平初速度向右运动,经过一段时间后在MN左侧空间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,磁场维持一段时间后撤除,随后粒子第二次通过D点且速度方向竖直向下,已知挡板足够长,MN左侧空间磁场分布范围足够大,粒子的重力不计,求:

(1)粒子在加上磁场前运动的时间t;

(2)满足题设条件的磁感应强度B的最小值及B最小磁场维持的时间t0的值.

解:(1)微粒从P点至第二次逃过D点的运动轨迹如图所示由图可知在磁场前瞬间微粒在F点(圆和PQ的切点)在t时间内微粒从P点匀速运动到F点,

 

由几何关系可知:PF―L―R            又

解得:

(2)微粒在磁场中作匀速圆周运动时,当R最大时,B最小,在微粒小飞出磁场的情况下,R最大时有:DQ=2R,即

可得B的最小值为:

微粒在磁场中做圆周运动故有

又:…………2分   即可得:

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