题目内容
【题目】如图所示,圆心为O、半径为r的圆形区域内、外分别存在磁场方向垂直纸面向内和向外的匀强磁场,外部磁场的磁感应强度大小为B0。P是圆外一点,OP=2r。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点在纸面内垂直于OP射出,第一次从A点(图中未画出)沿圆的半径方向射入圆内后从Q点(P、O、Q三点共线)沿PQ方向射出圆形区域。不计粒子重力,
=0.6,
=0.8。求:
(1)粒子在圆外部磁场和内部磁场做圆周运动的轨道半径;
(2)圆内磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子从第一次射入圆内到第二次射入圆内所经过的时间。
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【答案】(1) R2=3r (2) B内=
(3) ![]()
【解析】
(1)设粒子在圆外和圆内磁场中运动的轨道半径分别为R1、R2,由几何关系可知:
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r2+R12=(2r-R1)2
解得
R1=![]()
三角形O1AO与三角形O1QO2相似,则
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即
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解得:
R2=3r
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有
Bqv=![]()
即
B=![]()
B0=![]()
B内=![]()
解得
B内=![]()
(3)由几何关系知:
tan∠O1OA=![]()
解得:
∠O1OA=37°
同理可知
∠QOC=2∠O1OA=74°
粒子在磁场中做圆周运动的周期
T=![]()
可得:
T=![]()
所以粒子从A运动到Q的时间:
t1=![]()
粒子从Q运动到C的时间:
t2=![]()
t=t1+t2=![]()
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