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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