题目内容

【题目】如图所示,圆心为O、半径为r的圆形区域内、外分别存在磁场方向垂直纸面向内和向外的匀强磁场,外部磁场的磁感应强度大小为B0P是圆外一点,OP2r。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点在纸面内垂直于OP射出,第一次从A(图中未画出)沿圆的半径方向射入圆内后从Q(POQ三点共线)沿PQ方向射出圆形区域。不计粒子重力,0.60.8。求:

(1)粒子在圆外部磁场和内部磁场做圆周运动的轨道半径;

(2)圆内磁场的磁感应强度大小;

(3)粒子从第一次射入圆内到第二次射入圆内所经过的时间。

【答案】(1) R2=3r (2) B= (3)

【解析】

1)设粒子在圆外和圆内磁场中运动的轨道半径分别为R1R2,由几何关系可知:

r2+R12=2r-R12

解得

R1=

三角形O1AO与三角形O1QO2相似,则

解得:

R2=3r

2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有

Bqv=

B=

B0=

B=

解得

B=

3)由几何关系知:

tan∠O1OA=

解得:

O1OA=37°

同理可知

QOC=2∠O1OA=74°

粒子在磁场中做圆周运动的周期

T=

可得:

T=

所以粒子从A运动到Q的时间:

t1=

粒子从Q运动到C的时间:

t2=

t=t1+t2=

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