(2009?咸寧模擬)如圖所示,一粒子源位于一邊長為a的正三角形ABC的中點O處,可以在三角形所在的平面內(nèi)向各個方向發(fā)射出速度大小為v、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,整個三角形位于垂直于△ABC的勻強磁場中,若使任意方向射出的帶電粒子均不能射出三角形區(qū)域,則磁感應(yīng)強度的最小值為(  )
分析:帶電粒子垂直射入磁場中,在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,由r=
mv
qB
知,粒子的半徑與B成反比,當(dāng)粒子的軌跡恰好與△ABC的邊AB相切時,其不能射出三角形區(qū)域的運動半徑最大,所對應(yīng)的磁感應(yīng)強度的最小,由幾何知識可求出半徑的最大值,由牛頓第二定律可求出B的最小值.
解答:解:如圖所示,帶電粒子不能射出三角形區(qū)域的最小半徑是r=
1
2
?
a
2
tan30°=
3
12
a,
由qvB=m
v2
r
得,最小的磁感應(yīng)強度是B=
4
3
mv
qa

故選D
點評:本題屬于臨界問題,當(dāng)粒子的軌跡與邊界A相切時,半徑最大.本題的解題關(guān)鍵是作出軌跡的示意圖,根據(jù)幾何知識求出運動半徑最大值,
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3
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