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精英家教网如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xoy平面并指向纸面外,磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xoy平面内,与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l,求该粒子的电量和质量之比q/m及带点粒子在磁场中的运动时间.
分析:带正电粒子射入磁场后,由于受到洛仑兹力的作用,做匀速圆周运动,设从A点射出磁场,已知O、A间的距离为L,作出初速度和弦OA的垂直平分线交点即为圆心,进而画出运动轨迹.射出时速度的大小仍不变,射出方向与轴的夹角仍为θ.
解答:精英家教网解:带正电的粒子射入磁场后,由于受到洛伦兹力的作用,粒子将沿图示的轨迹运动,从A点射出磁场,O、A间的距离为L,射出时速度的大小仍为v0,射出方向与x轴的夹角仍为θ.由于洛伦兹力提供向心力,则:qv0B=m
v02
R

R为圆轨道的半径,解得:R=
mv0
qB

圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,由几何关系可得:
L
2
=Rsinθ
联立两式解得
q
m
=
2v0sinθ
BL

粒子在磁场中运动的时间t=
2π-2θ
T
,又T=
2πR
v0

联立  解得t=
(π-θ)L
v0sinθ

答:该粒子的电量和质量之比
q
m
2v0sinθ
BL

粒子在磁场中的运动时间为t=
(π-θ)L
v0sinθ
点评:利用圆的特性构建几何关系,并运用由洛伦兹力提供向心力的物理规律列出方程,从而联立求解.
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