题目内容
如图所示,分布在半径为的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。电荷量为
、质量为
的带正电粒子从磁场边缘
点处沿圆的半径
O方向射入磁场,离开磁场时速度方向偏转了
角,试求:
(1)粒子做圆周运动的半径R;
(2)粒子的入射速度;
(3)若保持粒子的速率不变,从点入射时速度的方向顺时针转过
角,粒子在磁场中运动的时间
。
(1) (2)
(3)
解析:
(1)如图所示,设正离子从磁场区域射出点为C,射出方向的延长线与射方向的直径交点为O,正离子在磁场中运动的轨迹是一段圆弧,它的圆心
一定位于过入射点
且与入射方向垂直的直线上,由于正离子射出磁场的方向必沿圆弧
在C点的切线,故连线
必垂直于连线
,又因为四边形的内角和为
,可推出
,即正离子在磁场区域中运动轨迹
弧对点
所张的圆心角为
,轨道半径
…………4分
(2)粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力
,解得
………………4分
(3)如果整个空间都充满了方向垂直于纸面向里的匀强磁场,正离子在纸面上做圆周运动的周期为由于轨道半径不变,当离子速度方向沿顺时针方向转
时,运动轨迹
弧所对圆心角仍为
角,则正离子沿圆弧由
点运动到
点所需时间
……………………………4分
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