如图所示,一个质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直

如图所示,一个质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为300.粒子的重力不计,试求:
(1)粒子在磁场中的运动半径
(2)粒子在磁场中运动的时间.
(3)圆形匀强磁场区域的最小面积.
eugenesxc 1年前 已收到1个回答 举报

龙翔9天 幼苗

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解题思路:(1)根据带电粒子在磁场中运动时,洛仑兹力提供向心力即可求得半径;
(2)带电粒子在磁场中轨迹圆弧对应的圆心角为120°,根据圆心角与周期的关系即可求解运动时间;
(3)先求出连接粒子在磁场区入射点和出射点的弦长,要使圆形匀强磁场区域面积最小,其半径刚好为l的一半,求出半径即可求得面积.

(1)带电粒子在磁场中运动时,洛仑兹力提供向心力得:
Bqv0=
mv02
R
解得:R=
mv0
Bq
(2)带电粒子在磁场中轨迹圆弧对应的圆心角为120°,带电粒子在磁场中运动的时间为转动周期的[1/3],
t=[1/3T=
1

2πm
Bq=
2πm
3Bq]
(3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,连接粒子在磁场区入射点和出射点得弦长为:
l=
3R
要使圆形匀强磁场区域面积最小,其半径刚好为l的一半,即:
r=
1
2l=

3
2R=

3mv0
2Bq
其面积为:Smin=πr2=
3πm2v02
4q2B2
答:(1)粒子在磁场中的运动半径为
mv0
Bq;
(2)粒子在磁场中运动的时间为[2πm/3Bq].
(3)圆形匀强磁场区域的最小面积为
3

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题主要考查了带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的问题,知道向心力由洛伦兹力提供,学会利用圆心角去求运动时间,难度适中.

1年前

9
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