如图甲所示,在y轴右侧加有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=1T.从原点O处向第Ⅰ象限发射一比荷[q/m]=1×10

如图甲所示,在y轴右侧加有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=1T.从原点O处向第Ⅰ象限发射一比荷[q/m]=1×104C/kg的带正电的粒子(重力不计),速度大小ν0=103m/s,方向垂直于磁场且与x轴正方向成30°角.
(1)求粒子在该匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R和在该磁场中运动的时间t1
(2)若磁场随时间变化的规律如图乙所示(垂直于纸面向外为正方向),t=
3
×10−4
s后空间不存在磁场.在t=0时刻,粒子仍从O点以与原来相同的速度ν0射入,求粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标.
byblb 1年前 已收到1个回答 举报

留香先生 花朵

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解题思路:(1)由洛伦兹力提供向心力列方程求运动半径,根据公式t=
θ
2π]•[2πm/qB]求运动时间.
(2)后面不存在磁场则粒子做匀速直线运动,画出轨迹结合几何知识求再次经过x轴的坐标.

(1)轨迹如图甲所示.由Bqv=m
v2
R得

轨迹半径R=
mv
qB=0.1m
粒子运动周期T=[2πm/qB]=2π×10-4s
粒子在磁场中轨迹所对的圆心角为240°,
所以粒子在磁场中运动的时间为t1=[2T/3]=[4/3π×10−4s
(2)磁场变化的半周期为△t=

3×10−4s=
T
3]
在图乙中,∠OO1C=∠CO2D=120°,且O1O2平行于x轴
OE=2(R+Rsin30°)=3R=0.3m
Rt△EDP中,∠EDP=60°,DE=2Rsin60°
EP=DEtan60°=3R=0.3m
则粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标xp=OE+EP=0.6m

答:(1)求粒子在该匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R未0.1m,在该磁场中运动的时间t1为[4/3π×10−4s.
(2)若磁场随时间变化的规律如图乙所示(垂直于纸面向外为正方向),t=

3×10−4s后空间不存在磁场.在t=0时刻,粒子仍从O点以与原来相同的速度ν0射入,粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标为0.6m.

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: 该题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,洛伦兹力提供向心力是基础,正确画出粒子运动的轨迹是解决问题的关键.

1年前

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