题目内容

(2003?顺德区模拟)如图所示,在X轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感强度为B,在原点O有一个离子源向X轴上方的各个方向发射出质量为m,电量为q的正离子,速率都是V,对那些在xy平面内运动的离子,在磁场中可能达到的最大x=
2mv
Bq
2mv
Bq
,该离子从原点到x轴所经过的时间是t=
πm
Bq
πm
Bq
分析:由题意可知粒子的转动半径相同,由牛顿第二定律可求得粒子的转动半径;由几何关系可得出粒子能在x轴上能到达的最远距离.
解答:解:由洛伦兹力提供向心力得:
Bqv=m
v2
R

解得:R=
mv
Bq

沿-x轴方向射出的粒子圆心在y轴上,由图利用几何关系可知,所有粒子运动的圆心在以O为圆心,R为半径的圆中的第一象限部分,则可知,粒子在x轴上达到的最远距离为2R=
2mv
Bq

该离子从原点到x轴经过了半个周期,则t=
1
2
T=
1
2
×
2πm
Bq
=
πm
Bq

故答案为:
2mv
Bq
πm
Bq
点评:本题解决的关键在于能通过分析找出所有粒子的运动轨迹间的关系,这种有无数粒子的问题要注意重点观测边界点的运动情况.
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