题目内容
【题目】如图所示,在x轴上方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60°角.若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,则:
(1)该粒子的比荷
(2)该粒子在磁场中的运动时间
【答案】(1)(2)
【解析】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由左手定则可以判断出洛伦兹力斜向左上方,粒子运动轨迹如图所示:
根据牛顿第二定律得: ,粒子的轨道半径 ,由图示,粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,根据几何知识可知, ,则带电粒子在匀强磁场中运动的半径为:R=2a/3,则该粒子的比荷为;
(2)由粒子运动的轨迹图可知,粒子在匀强磁场中运动的圆心角为 ,则该粒子在磁场中的运动周期的2/3,又带电粒子在匀强磁场中运动的半径为:R=2a/3,则带电粒子在磁场中的运动的时间为: 。
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