如图所示,在x轴的上方(y>0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带正电粒子从坐标原

如图所示,在x轴的上方(y>0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角,若粒子的质量为m,电量为q,求:
(1)该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间.
(3)该粒子射出磁场的位置.
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lian7830 幼苗

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解题思路:粒子垂直进入磁场,由洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律求解轨道半径R.根据圆的对称性可知,粒子进入磁场时速度与x轴的夹角为45°角,穿出磁场时,与x轴的夹角仍为45°角,结合左手定则可知,粒子速度的偏向角为270°角,轨道的圆心角也为270°,则粒子在磁场中运动的时间t=34T


( 1 )洛伦兹力提供向心力:qvB=m
v2
R
∴R=[mv/qB]
( 2 )∵T=[2πm/qB]
t=[3/4]T=[3πm/2qB]
( 3 粒子离开磁场的位置由图中几何关系得:x=−

2mv
qB
答:(1)该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径为[mv/qB];
(2)粒子在磁场中运动的时间[3πm/2qB].
(3)该粒子射出磁场的位置-

2mv
qB.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

考点点评: 求带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间,常常根据t=θ2πT,θ是轨迹的圆心角,根据几何知识,轨迹的圆心角等于速度的偏向角.

1年前

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