题目内容

【题目】如图所示,在第一象限内,有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大),磁感应强度为B.一带电粒子从O点沿纸面以某一速度射入磁场中,速度方向与x轴成30o角,粒子离开磁场的射出点到O点的距离L(图中未画出),若该粒子为电子,其质量为m,电量为e.

(1)定性地画出电子在磁场中的轨迹;求电子运动速度v;

(2)求电子在磁场中运动的时间;

(3)若粒子带正电,其他条件不变,求轨迹半径R.

【答案】(1) ; (2) (3)

【解析】

由左手定则可知,粒子受力方向垂直速度方向向右下方,可知运动轨迹洛伦兹力提供向心力,由几何关系可得半径的大小洛伦兹力提供向心力求出电子运动速度根据粒子在磁场中运动的周期公式,结合圆心角的大小,根据出电子在磁场中运动的时间粒子带正电,电子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由于其他条件不变,所以做圆周运动的半径不变

解:(1) 由左手定则可知,粒子受力方向垂直速度方向向右下方,则可知运动轨迹如图:

电子在做圆周运动,设半径为r由几何关系可得:

解得:

电子在磁场中作圆周运动,洛伦兹力提供向心力则有:

解得电子运动速度

(2)电子在磁场中做圆周运动的周期:

电子在磁场中运动的的圆心角为60o,时间:

(3)粒子带正电,电子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力,由于其他条件不变,所以做圆周运动的半径大小不变,半径为

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