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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xy平面并指向纸里,磁感应强度为B.一带负电的粒子(质量为m、电荷量为q)以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ.求:该粒子射出磁场的位置(粒子所受重力不计)
分析:画出带电粒子在磁场中的运动轨迹,根据洛伦兹力提供向心力求出半径,结合几何关系即可求出该粒子射出磁场的位置.
解答:解:带负电粒子射入磁场后,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,设O、A间的距离为L,射出时速度的大小仍为v,射出方向与x轴的夹角仍为θ,由洛伦兹力公式和牛顿定律可得:
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qv0B=m
v
2
0
R

式中R为圆轨道半径,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                                                                
联解①②两式,得:L=
2mv0sinθ
qB
                     
所以粒子离开磁场的位置坐标为(-
2mv0sinθ
qb
,0)
答:该粒子射出磁场的位置坐标为(-
2mv0sinθ
qb
,0).
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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